CN103342982B - 一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料 - Google Patents
一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103342982B CN103342982B CN201310316985.4A CN201310316985A CN103342982B CN 103342982 B CN103342982 B CN 103342982B CN 201310316985 A CN201310316985 A CN 201310316985A CN 103342982 B CN103342982 B CN 103342982B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hollow spherical
- ferroferric oxide
- oxide
- graphene
- composite wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料，本发明涉及吸波材料。本本发明要解决现有方法制备的四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料负载的四氧化三铁为实心球形结构，密度高，易产生石墨烯及纳米磁性粒子团聚的问题。一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料是以石墨烯为基体，负载空心球形四氧化三铁制备而成的；方法：一、液态均匀混合；二、原位形核生长。本发明由于制备复合材料是在一步反应中完成的，从而减少了引入到最终材料中的污染，同时一步法也能够阻止石墨烯片层的团聚。本发明用于制备的空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料。
Description
技术领域
本发明涉及吸波材料。
背景技术
目前在吸波领域有众多材料，铁氧体材料是研究较为成熟的一种，铁氧体材料四氧化三铁具有反尖晶石型结构，属于立方晶系，电子可以在邻近的Fe2+和Fe3+之间快速往返，需要的激活能较低，呈现半导体性质，比其他铁氧体的导电性好，而且四氧化三铁是一种磁性材料，具有非常独特的电学和磁学性能，是一种兼具磁损耗和介电损耗双复介质的铁氧体吸波材料，而且四氧化三铁对电磁波的损耗包括磁致损耗，涡流损耗，极化损耗、畴壁共振损耗、自然共振损耗和铁磁共振损耗等等，所以其吸波强度强，作为吸波材料已被深入研究。但是目前吸波材料正在向：薄、轻、宽、强，这四个方向发展，四氧化三铁存在密度较大，吸波范围局限在较低频率范围，不能很好的满足人们对于吸波材料的要求。为了解决密度大的问题，人们设计了多种形状的四氧化三铁粒子，比如空心球型、薄片状、花束型等等，其中，空心球型能很好的减轻质量，对于应用在吸波材料方面有较大优势。
石墨烯是一种二维层状薄膜材料，其独特的电学、热学、力学性能在近几年引起了人们的广泛关注。石墨烯的片层结构和其电学性能，对于吸波也有很大的应用空间，但是，石墨烯容易团聚叠合在一起，对于其性能及应用很不利。如果将石墨烯作为基体，负载四氧化三铁从而形成四氧化三铁/石墨烯复合材料，则可以形成双利的效果，具体表现如下：石墨烯表面积大，密度小，质量轻，而且具有较高的电导率和热导率，对于电磁波的衰减和吸收有利；当四氧化三铁与石墨烯复合时，能够增强整体的吸波性能，因为兼具了两者的磁损耗和电损耗，有利于实现电磁匹配；此外，将两者复合可以扩大整体的吸波范围，克服四氧化三铁仅在较低频率范围有吸波性能，较为满足吸波材料薄轻宽强的性能。
在该领域研究中，文献题目为《One-step synthesis of hollow porous Fe3O4beads-reducedgraphene oxide composites with superior battery performance》公开了一种中空多孔的球形Fe3O4-石墨烯复合材料；硕士学位论文题目为《石墨烯/磁性纳米复合材料的制备及吸波性能》公开了一种石墨烯/Fe3O4复合吸波材料的制备方法及吸波性能的测试；文献题目为《One-Pot Template-Free Synthesis of Monodisperse and Single-Crystal Magnetite HollowSpheres by a Simple Solvothermal Route》公开了一种以乙二胺为还原剂制备空心球形Fe3O4的方法。
目前，研究较多的是实心的四氧化三铁与石墨烯的复合，通过这样的复合可以扩大吸波的范围，复合的方法多数为二次复合，即首先先制备出四氧化三铁粒子，然后通过模板法或者微波法等将铁氧体粒子与石墨烯复合而成，而二次复合实心的四氧化三铁和石墨烯的方法存在操作复杂，并且易导致石墨烯团聚的问题。
发明内容
本发明要解决现有方法制备的四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料负载的四氧化三铁为实心球形结构，密度高，易产生石墨烯及纳米磁性粒子团聚的问题，而提供的一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料。
一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料是以石墨烯为基体，负载空心球形四氧化三铁制备而成的。
上述一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、研磨氧化石墨，再将氧化石墨分散到乙二醇水溶液中，然后加入三价铁盐和还原剂，混合均匀，再加入氧化石墨烯的化学还原剂，得到混合物；其中三价铁盐与氧化石墨的质量比为1∶1～20，三价铁盐和还原剂的质量比为1∶0.5～2，氧化石墨与氧化石墨烯的化学还原剂的质量比为1∶0.01～0.5；
二、将步骤一得到的混合物放入聚四氟乙烯反应釜中，控制温度为120℃～250℃，反应时间为3h～24h，然后过滤，洗涤，烘干，得到空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料。
在本发明中采用了空心球形四氧化三铁与石墨烯复合材料作为吸波材料，空心球形能够克服四氧化三铁密度大的缺点，与石墨烯的复合使得材料具有更加宽的吸波范围。在制备过程中，采用一次复合法，将四氧化三铁的制备以及与石墨烯的复合一步完成，一次复合有一下优点：由于制备复合材料是在一步反应中完成的，从而减少了引入到最终材料中的污染，同时一步法也能够阻止石墨烯片层的团聚。
本发明的有益效果是：
1)、所制备的复合材料，通过超声处理后，四氧化三铁粒子仍然能够很好地在石墨烯上分散，说明制备出的材料中，空心球形四氧化三铁与石墨烯结合良好；
2)、在制备过程中，由于原始材料为氧化石墨烯，在氧化石墨烯表面有很多含氧功能团等，这些悬挂在氧化石墨烯表面的基团为空心球形四氧化三铁的形核提供了充足的形核点，有利于四氧化三铁的形成，同时，四氧化三铁的形成，在石墨片层之间阻挡了其的叠合，防止了石墨烯的团聚。
本发明用于制备的空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料。
附图说明
图1为本实施例一制备的空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的扫描电镜图(×20000)；
图2为本实施例一制备的空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的扫描电镜图(×40000)。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料是以石墨烯为基体，负载空心球形四氧化三铁制备而成的。
具体实施方式二：制备具体实施方式一所述的一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、研磨氧化石墨，再将氧化石墨分散到乙二醇水溶液中，然后加入三价铁盐和还原剂，混合均匀，再加入氧化石墨烯的化学还原剂，得到混合物；其中三价铁盐与氧化石墨的质量比为1∶1～20，三价铁盐和还原剂的质量比为1∶0.5～2，氧化石墨与氧化石墨烯的化学还原剂的质量比为1∶0.01～0.5；
二、将步骤一得到的混合物放入聚四氟乙烯反应釜中，控制温度为120℃～250℃，反应时间为3h～24h，然后过滤，洗涤，烘干，得到空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中将氧化石墨分散到乙二醇水溶液中采用的方法为超声或搅拌；其中超声的功率为20W～300W，时间为30min～5h。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一所述的乙二醇水溶液中水与乙二醇的体积比为(0.1～10)∶(15～30)。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中三价铁盐为氯化铁或乙酰丙酮铁。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中还原剂为尿素或乙二胺。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤一中氧化石墨烯的化学还原剂为羟胺、氨水或水合肼。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二不同的是：步骤二中控制温度为150℃～220℃，反应时间为5h～20h。其它与具体实施方式二相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料是以石墨烯为基体，负载空心球形四氧化三铁制备而成的。
上述一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、研磨氧化石墨，再将氧化石墨分散到乙二醇水溶液中，然后加入氯化铁和尿素，混合均匀，再加入水合肼，得到混合物；其中氯化铁与氧化石墨的质量比为1∶1.5，氯化铁和尿素的质量比为1∶2，氧化石墨与水合肼的质量比为1∶0.05，乙二醇水溶液中水与乙二醇的体积比为1∶20；
二、将步骤一得到的混合物放入聚四氟乙烯反应釜中，控制温度为200℃，反应时间为12h，然后过滤，洗涤，烘干，得到空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料。
本实施例制备的空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的扫描电镜图(×20000)如图1所示，从图中可以看出通过反应形成了四氧化三铁粒子，以及石墨片层，其中，四氧化三铁大小均匀，而且很均匀的分布在石墨片层的表面，此外，粒子在石墨层片边缘分布较多。
本实施例制备的空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的扫描电镜图(×40000)如图2所示，从图中可以看出通过反应形成了四氧化三铁粒子，以及石墨片层，其中，四氧化三铁大小均匀，在石墨层边缘处，四氧化三铁聚集较多，从图中还可以看出，四氧化三铁不是简单附着在石墨片层上，而是镶嵌在其中，说明两者在生长过程中产生了相互作用。
Claims (5)
1.一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料，其特征在于一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料是以石墨烯为基体，负载空心球形四氧化三铁制备而成的；
一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：
一、研磨氧化石墨，再将氧化石墨分散到乙二醇水溶液中，然后加入三价铁盐和还原剂，混合均匀，再加入氧化石墨烯的化学还原剂，得到混合物；其中三价铁盐与氧化石墨的质量比为1∶1～20，三价铁盐和还原剂的质量比为1∶0.5～2，氧化石墨与氧化石墨烯的化学还原剂的质量比为1∶0.01～0.5；
二、将步骤一得到的混合物放入聚四氟乙烯反应釜中，控制温度为120℃～250℃，反应时间为3h～24h，然后过滤，洗涤，烘干，得到空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料；
步骤一中还原剂为尿素；步骤一中氧化石墨烯的化学还原剂为羟胺、氨水或水合肼。
2.根据权利要求1所述的一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料，其特征在于步骤一中将氧化石墨分散到乙二醇水溶液中采用的方法为超声或搅拌；其中超声的功率为20W～300W，时间为30min～5h。
3.根据权利要求1所述的一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料，其特征在于步骤一所述的乙二醇水溶液中水与乙二醇的体积比为(0.1～10)∶(15～30)。
4.根据权利要求1所述的一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料，其特征在于步骤一中三价铁盐为氯化铁或乙酰丙酮铁。
5.根据权利要求1所述的一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料，其特征在于步骤二中控制温度为150℃～220℃，反应时间为5h～20h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310316985.4A CN103342982B (zh) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | 一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310316985.4A CN103342982B (zh) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | 一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103342982A CN103342982A (zh) | 2013-10-09 |
| CN103342982B true CN103342982B (zh) | 2015-03-11 |
Family
ID=49277813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310316985.4A Expired - Fee Related CN103342982B (zh) | 2013-07-25 | 2013-07-25 | 一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103342982B (zh) |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103571432A (zh) * | 2013-11-22 | 2014-02-12 | 北京理工大学 | 铁氧体中空球-石墨烯复合吸波材料及其制备方法 |
| CN104830273A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-08-12 | 刘艳娇 | 一种复合电热薄膜的制备方法 |
| CN105885777A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 刘艳娇 | 一种纳米复合热电薄膜的制备方法 |
| CN104629680A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-05-20 | 冯丹 | 一种吸波复合材料的制备方法 |
| CN105885778A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 刘艳娇 | 一种纳米热电薄膜的制备方法 |
| CN104479627A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-01 | 冯丹 | 一种纳米吸波材料 |
| CN105885779A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 刘艳娇 | 一种热电复合薄膜 |
| CN104830274A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-08-12 | 刘艳娇 | 一种热电复合薄膜的制备方法 |
| CN104497970A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-04-08 | 冯丹 | 一种吸波材料的制备方法 |
| CN104818511A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-08-05 | 刘艳娇 | 一种复合电热薄膜 |
| CN104831336A (zh) * | 2015-01-12 | 2015-08-12 | 刘艳娇 | 一种纳米热电薄膜 |
| CN107438339A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-12-05 | 深圳森阳环保材料科技有限公司 | 一种通信基站电气控制柜 |
| CN109837062A (zh) * | 2017-11-27 | 2019-06-04 | 洛阳尖端技术研究院 | 一种吸波剂及其制备方法 |
| CN107960050A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-04-24 | 陕西科技大学 | 一种石墨烯/三维花状铁酸铋复合吸波材料的制备方法 |
| CN108039257B (zh) * | 2017-12-27 | 2018-10-26 | 山东大学 | 一种三维多孔片层状四氧化三铁/碳纳米电磁波吸收材料及其制备方法 |
| CN108285534A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-07-17 | 西安工业大学 | 一种聚苯胺纳米棒/石墨烯/Fe3O4吸波材料的制备方法 |
| CN108307614B (zh) * | 2018-02-11 | 2019-07-16 | 中国人民解放军陆军装甲兵学院 | 一种含钴复合吸波材料及其制备方法 |
| CN111073296B (zh) * | 2018-10-18 | 2023-01-06 | 洛阳尖端技术研究院 | 一种吸波贴片及其制备方法 |
| CN111606325A (zh) * | 2020-06-12 | 2020-09-01 | 东华大学 | 一种具有吸波功能的石墨烯-铁氧基纳米功能子的制备方法 |
| CN112939083A (zh) * | 2021-02-07 | 2021-06-11 | 哈尔滨工业大学（威海） | 一种二硫化钼/四氧化三铁/石墨烯纳米片复合吸波剂及其制备方法 |
| CN113395888A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-09-14 | 中国人民解放军96901部队25分队 | 一种空心四氧化三铁/还原氧化石墨烯纳米复合吸波材料及其制备方法 |
| CN118221110A (zh) * | 2024-05-23 | 2024-06-21 | 江西虔悦新材料有限公司 | 一种氧化铁复合石墨烯吸波材料及其制备方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100790424B1 (ko) * | 2006-12-22 | 2008-01-03 | 제일모직주식회사 | 전자파 차폐용 열가소성 수지 조성물 및 플라스틱 성형품 |
| DE102008002989A1 (de) * | 2007-08-16 | 2009-02-19 | Basf Se | Elektrisch leitfähiges, magnetisches Kompositmaterial, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung |
| CN102190332B (zh) * | 2011-04-01 | 2013-03-13 | 山东大学 | 单分散纳米四氧化三铁空心球电磁波吸收材料及其制备方法与应用 |
| CN102533216B (zh) * | 2011-12-27 | 2014-01-01 | 合肥希创电子科技有限公司 | 一种空心半球结构四氧化三铁/还原氧化石墨烯复合吸波材料及制备方法 |
| CN102659191B (zh) * | 2012-05-22 | 2014-03-26 | 中北大学 | 一种控制四氧化三铁形貌与性能的方法 |
| CN102826613B (zh) * | 2012-08-21 | 2014-12-03 | 江苏大学 | 一种石墨烯基四氧化三铁纳米复合材料的制备方法 |
| CN103173189A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 西北工业大学 | 制备还原氧化石墨烯/四氧化三铁纳米吸波材料的方法 |
-
2013
- 2013-07-25 CN CN201310316985.4A patent/CN103342982B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103342982A (zh) | 2013-10-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103342982B (zh) | 一种空心球形四氧化三铁/石墨烯复合吸波材料 | |
| Lan et al. | Novel binary cobalt nickel oxide hollowed-out spheres for electromagnetic absorption applications | |
| Dong et al. | Achieving excellent electromagnetic wave absorption capabilities by construction of MnO nanorods on porous carbon composites derived from natural wood via a simple route | |
| Yi et al. | Facile synthesis of 3D Ni@ C nanocomposites derived from two kinds of petal-like Ni-based MOFs towards lightweight and efficient microwave absorbers | |
| Qin et al. | Filter paper templated one-dimensional NiO/NiCo2O4 microrod with wideband electromagnetic wave absorption capacity | |
| Chang et al. | Microstructure induced dielectric loss in lightweight Fe3O4 foam for electromagnetic wave absorption | |
| Zhang et al. | Designable synthesis of reduced graphene oxide modified using CoFe2O4 nanospheres with tunable enhanced microwave absorption performances between the whole X and Ku bands | |
| Wang et al. | Template free synthesis and electromagnetic wave absorption properties of monodispersed hollow magnetite nano-spheres | |
| CN105255446B (zh) | 一种还原氧化石墨烯和纳米氧化铈复合的微波吸收材料及制备方法 | |
| Chen et al. | State-of-the-art synthesis strategy for nitrogen-doped carbon-based electromagnetic wave absorbers: from the perspective of nitrogen source | |
| Shu et al. | Size-morphology control, surface reaction mechanism and excellent electromagnetic wave absorption characteristics of Fe3O4 hollow spheres | |
| Zhang et al. | Constructing multiple heterogeneous interfaces in one-dimensional carbon fiber materials for superior electromagnetic wave absorption | |
| CN102745675A (zh) | 一种尖晶石型磁性MFe2O4/石墨烯复合材料的制备方法 | |
| Wu et al. | Nickel/porous carbon derived from rice husk with high microwave absorption performance | |
| CN108774491B (zh) | 一种三维石墨烯海绵/Fe2O3复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN105199667B (zh) | 一种石墨烯/铁氧体纳米复合材料的连续合成方法 | |
| Wang et al. | Multi-interfacial 1D magnetic ferrite@ C fibers for broadband microwave absorption | |
| Liu et al. | CeO2/Ti3C2T x MXene Nanostructures for Microwave Absorption | |
| Zhang et al. | Lightweight porous NiCo-SiC aerogel with synergistically dielectric and magnetic losses to enhance electromagnetic wave absorption performances | |
| Xiang et al. | Tailoring tactics for optimizing microwave absorbing behaviors in ferrite materials | |
| Zhang et al. | Realizing optimized interfacial polarization and impedance matching with CNT-confined Co nanoparticles in hollow carbon microspheres for enhanced microwave absorption | |
| Wei et al. | Controllable synthesis of ScFeO3 ceramics with microstructural evolution for thin and broadband high-performance microwave absorption | |
| Zheng et al. | Bimetallic nanocubes embedded in biomass-derived porous carbon to construct magnetic/carbon dual-mechanism layered structures for efficient microwave absorption | |
| Li et al. | Electrostatically fabricated heterostructure of interfacial-polarization-enhanced Fe3O4/C/MXene for ultra-wideband electromagnetic wave absorption | |
| Zhang et al. | Enhancing electromagnetic wave absorption performance through co-regulation of microstructure and spatial orientation of RE-Ni MOF |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150311 Termination date: 20160725 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |