一种钴镍-石墨烯复合吸波材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及吸波材料制备领域，具体是涉及一种钴镍-石墨烯复合吸波材料及其制备方法。
背景技术
随着无线电网络技术的发展与应用,大量电磁波进入到人类的生存空间,引发严重的电磁干扰、电磁辐射污染等负面问题。与传统的电磁屏蔽材料不同,吸波材料可以实现对电磁波的有效吸收而不引起二次辐射,但目前吸波材料存在吸收强度低、有效吸收带宽窄的缺点。磁性金属的饱和磁化强度和磁导率大,衰减电磁波的能力强,然而其化学稳定性和耐腐蚀性差、密度高、制备方法复杂、产量低。相较之下,共轭聚合物和碳质材料具有低密度、廉价、抗腐蚀且易于制备等优点。特别是,在碳质材料中,石墨烯(GO)具有独特的二维网络结构,展现出良好的电学、热学、机械性能,可以作为轻质、高效复合吸波材料的理想基底材料。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种钴镍-石墨烯复合吸波材料的制备方法。
本发明的第二目的是提供一种钴镍-石墨烯复合吸波材料。
为了实现上述的第一目的，本发明提供的一种钴镍-石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体步骤包括：
S1.Co/Ni前驱体的制备：以Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O和Na4EDTA为原料，采用水热法制备Co/Ni前驱体；
具体为：将总物质的量为0.024mol的Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O以及0.012mol溶解于20mL去离子水中，加入10mL甲醇，超声30min分散均匀，转移到反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得到Co/Ni前驱体。
其中，所述Co(NO3)2·6H2O和所述Ni(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:0.6-1。
S2.将石墨烯和步骤S1制得的Co/Ni前驱体溶于超纯水中，超声分散2h得悬浊液，加入水合肼，转移到高压反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得Co/Ni@GO复合材料；
其中，石墨烯和Co/Ni前驱体的质量比为1:0.8-1.2。
其中，升温速率为1℃/min。
S3.将步骤S2制得的Co/Ni@GO复合材料放入管式炉中，N2氛围下，升温至700℃，保温5-6h，得Co/Ni@rGO复合吸波材料。
其中，升温效率为5℃/min。
本发明还公开一种由上述钴镍-石墨烯复合吸波材料的制备方法制备的钴镍-石墨烯复合吸波材料。
本发明的有益效果：
本发明采用水热法制备了Co/Ni前驱体，再将该前驱体负载在石墨烯上，通过高温热解，使得Co/Ni前驱体在与石墨烯结合的过程中，释放大量气体，不仅使得Co/Ni前驱体中形成大量的空隙，还使得Co/Ni在熔融状态下与石墨烯的二维网络交联形成网络微结构。本发明提供Co/Ni@rGO复合吸波材料在3.9-16.1GHz波段有较好的吸收，有效频段宽度为12.2GHz，最大反射损耗可达-46.3dB(13.8GHz)，密度低，具有良好的应用前景。
具体实施方式
为了更清楚、完整的描述本发明的技术方案，以下通过具体实施例进一步详细说明本发明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明，可以在本发明权利限定的范围内进行各种改变。
实施例1
一种钴镍-石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体步骤包括：
S1.Co/Ni前驱体的制备：以Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O和Na4EDTA为原料，采用水热法制备Co/Ni前驱体；
具体为：将总物质的量为0.024mol的Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O以及0.012mol溶解于20mL去离子水中，加入10mL甲醇，超声30min分散均匀，转移到反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得到Co/Ni前驱体。
其中，所述Co(NO3)2·6H2O和所述Ni(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:0.8。
S2.将石墨烯和步骤S1制得的Co/Ni前驱体溶于超纯水中，超声分散2h得悬浊液，加入水合肼，转移到高压反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得Co/Ni@GO复合材料；
其中，石墨烯和Co/Ni前驱体的质量比为1:1。
其中，升温速率为1℃/min。
S3.将步骤S2制得的Co/Ni@GO复合材料放入管式炉中，N2氛围下，升温至700℃，保温6h，得Co/Ni@rGO复合吸波材料。
其中，升温效率为5℃/min。
实施例2
一种钴镍-石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体步骤包括：
S1.Co/Ni前驱体的制备：以Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O和Na4EDTA为原料，采用水热法制备Co/Ni前驱体；
具体为：将总物质的量为0.024mol的Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O以及0.012mol溶解于20mL去离子水中，加入10mL甲醇，超声30min分散均匀，转移到反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得到Co/Ni前驱体。
其中，所述Co(NO3)2·6H2O和所述Ni(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:0.6。
S2.将石墨烯和步骤S1制得的Co/Ni前驱体溶于超纯水中，超声分散2h得悬浊液，加入水合肼，转移到高压反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得Co/Ni@GO复合材料；
其中，石墨烯和Co/Ni前驱体的质量比为1:0.8。
其中，升温速率为1℃/min。
S3.将步骤S2制得的Co/Ni@GO复合材料放入管式炉中，N2氛围下，升温至700℃，保温6h，得Co/Ni@rGO复合吸波材料。
其中，升温效率为5℃/min。
实施例3
一种钴镍-石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体步骤包括：
S1.Co/Ni前驱体的制备：以Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O和Na4EDTA为原料，采用水热法制备Co/Ni前驱体；
具体为：将总物质的量为0.024mol的Co(NO3)2·6H2O、Ni(NO3)2·6H2O以及0.012mol溶解于20mL去离子水中，加入10mL甲醇，超声30min分散均匀，转移到反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得到Co/Ni前驱体。
其中，Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:1。
S2.将石墨烯和步骤S1制得的Co/Ni前驱体溶于超纯水中，超声分散2h得悬浊液，加入水合肼，转移到高压反应釜中，放入真空干燥箱中，升温至200℃，保温24h，冷却至室温，用去离子水和乙醇反复洗涤至中性，60℃下干燥，得Co/Ni@GO复合材料；
其中，石墨烯和Co/Ni前驱体的质量比为1:1.2。
其中，升温速率为1℃/min。
S3.将步骤S2制得的Co/Ni@GO复合材料放入管式炉中，N2氛围下，升温至700℃，保温6h，得Co/Ni@rGO复合吸波材料。
其中，升温效率为5℃/min。
对比例1
其中，Co(NO3)2·6H2O和Ni(NO3)2·6H2O的摩尔比为1:2，其余实施例1。
对比例2
其中，石墨烯和Co/Ni前驱体的质量比为1:2，其余同实施例1。
将上述实施例制得的Co/Ni@rGO复合吸波材料粉末按照填充量为30wt％与石蜡混合放入研钵中，加入少量石油醚，继续研磨，直至石油醚挥发完全，使用特制模具压制成内径为3mm、外径为7mm且厚度为2mm的同轴测试件。采用矢量网络分析仪进行复介电常数和复磁导率的测试，最后利用传输线理论计算其对电磁波的反射损耗。结果如下表所示：
表1
由表1可知，本发明实施例制备的Co/Ni@rGO复合吸波材料吸波性能较好。其中，钴镍摩尔比为1:0.8，钴镍与石墨烯的质量比为1:1时，实施例1的最大有效带宽为12.2GHz，在13.8GHz时，最大反射损耗值为-46.3dB。通过对比例1、对比例2和实施例1进行比较，可得钴镍摩尔比以及钴镍与石墨烯的质量比会影响吸波材料的吸波性能。
最后需要强调的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种变化和更改，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
