CN108865061A - 一种空心石墨烯微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空心石墨烯微球及其制备方法,所述的空心石墨烯微球,它是由下述重量份的原料组成的:氧化石墨烯60‑70、甲基丙烯酸缩水甘油酯2‑4、模板剂4‑7、羟乙基纤维素3‑4、碳酸钠0.1‑0.2、异丙醇铝10‑16、碳化硅微粉30‑40。本发明的材料应用范围广泛,比如导电材料、耐火材料,特别适合作为吸波材料使用,具有超强的耐环境性能,使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域,具体涉及一种空心石墨烯微球及其制备方法。
背景技术
吸波材料,指能吸收或者大幅减弱投射到它表面的电磁波能量,从而减少电磁波的干扰的一类材料。在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能;
传统的吸波材料主要有铁氧体、羰基铁以及铁电陶瓷等,这类材料在高频下具有较好的电磁波吸波性能,但是其吸收频率范围较窄,吸收强度不高,且耐湿、抗腐蚀等性能较差,因此,本发明的目的就是研究一种在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率、且质量轻、高耐环境性能的高品质吸波材料。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足,提供一种空心石墨烯微球及其制备方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一种空心石墨烯微球,它是由下述重量份的原料组成的:氧化石墨烯60-70、甲基丙烯酸缩水甘油酯2-4、模板剂4-7、羟乙基纤维素3-4、碳酸钠0.1-0.2、异丙醇铝10-16、碳化硅微粉30-40。
所述的模板剂为分子量为7000-8000的丝胶蛋白。
所述空心石墨烯微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)取甲基丙烯酸缩水甘油酯,加入到其重量10-20倍的异丙醇中,搅拌均匀,加入模板剂,升高温度为55-60℃,保温搅拌3-4小时,蒸馏除去异丙醇,得预处理模板剂;
(2)取氧化石墨烯,加入到其重量60-80倍的去离子水中,超声10-20分钟,加入羟乙基纤维素,在60-70℃下保温搅拌10-30分钟,得氧化石墨烯分散液;
(3)取碳化硅微粉,加入到其重量30-40倍的去离子水中,超声3-5分钟,与上述氧化石墨烯分散液混合,搅拌均匀,得复合分散液;
(4)取预处理模板剂,加入到上述复合分散液中,搅拌均匀,加入异丙醇铝,搅拌反应3-5小时,升高温度为170-180℃,加入碳酸钠,保温搅拌2-4小时,抽滤,得滤饼;
(5)将上述滤饼先在160-200℃的烘箱中干燥1-2小时,取出后置于马弗炉中,在800-900℃下煅烧100-130分钟,冷却,即得所述空心石墨烯微球。
本发明的优点:
本发明以丝胶蛋白为模板剂,采用甲基丙烯酸缩水甘油酯处理,赋予蛋白表面环氧基团,然后将氧化石墨烯、碳化硅微粉共混分散到水溶液中,引入异丙醇铝为前驱体,通过水解,得到氧化石墨烯复合的铝溶胶,然后通过环氧基与氧化石墨烯表面羟基的反应,以碳酸钠为催化剂,促进了氧化石墨烯复合的铝溶胶对模板的包覆效果,然后通过高温煅烧,除去模板剂,得到空心微球,同时,通过高温煅烧还可以促进氧化铝生成,而氧化铝又具有很好的粘结强度,可以提高碳化硅微粉与石墨烯间的结合强度,从而提高成品复合材料的力学稳定性;本发明的材料应用范围广泛,比如导电材料、耐火材料,特别适合作为吸波材料使用,具有超强的耐环境性能,质轻,吸波性能好,使用寿命长。
具体实施方式
实施例1
一种空心石墨烯微球,它是由下述重量份的原料组成的:氧化石墨烯70、甲基丙烯酸缩水甘油酯4、模板剂7、羟乙基纤维素4、碳酸钠0.2、异丙醇铝10、碳化硅微粉30。
所述的模板剂为分子量为8000的丝胶蛋白。
所述空心石墨烯微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)取甲基丙烯酸缩水甘油酯,加入到其重量20倍的异丙醇中,搅拌均匀,加入模板剂,升高温度为60℃,保温搅拌4小时,蒸馏除去异丙醇,得预处理模板剂;
(2)取氧化石墨烯,加入到其重量80倍的去离子水中,超声20分钟,加入羟乙基纤维素,在70℃下保温搅拌30分钟,得氧化石墨烯分散液;
(3)取碳化硅微粉,加入到其重量30倍的去离子水中,超声3分钟,与上述氧化石墨烯分散液混合,搅拌均匀,得复合分散液;
(4)取预处理模板剂,加入到上述复合分散液中,搅拌均匀,加入异丙醇铝,搅拌反应5小时,升高温度为180℃,加入碳酸钠,保温搅拌4小时,抽滤,得滤饼;
(5)将上述滤饼先在200℃的烘箱中干燥2小时,取出后置于马弗炉中,在900℃下煅烧130分钟,冷却,即得所述空心石墨烯微球。
实施例2
一种空心石墨烯微球,它是由下述重量份的原料组成的:氧化石墨烯60、甲基丙烯酸缩水甘油酯2、模板剂4、羟乙基纤维素3、碳酸钠0.1、异丙醇铝16、碳化硅微粉40。
所述的模板剂为分子量为7000的丝胶蛋白。
所述空心石墨烯微球的制备方法,包括以下步骤:
(1)取甲基丙烯酸缩水甘油酯,加入到其重量10倍的异丙醇中,搅拌均匀,加入模板剂,升高温度为55℃,保温搅拌3小时,蒸馏除去异丙醇,得预处理模板剂;
(2)取氧化石墨烯,加入到其重量60倍的去离子水中,超声10分钟,加入羟乙基纤维素,在60℃下保温搅拌10分钟,得氧化石墨烯分散液;
(3)取碳化硅微粉,加入到其重量40倍的去离子水中,超声5分钟,与上述氧化石墨烯分散液混合,搅拌均匀,得复合分散液;
(4)取预处理模板剂,加入到上述复合分散液中,搅拌均匀,加入异丙醇铝,搅拌反应3小时,升高温度为170℃,加入碳酸钠,保温搅拌2小时,抽滤,得滤饼;
(5)将上述滤饼先在160℃的烘箱中干燥1小时,取出后置于马弗炉中,在800℃下煅烧100分钟,冷却,即得所述空心石墨烯微球。
性能测试:
本发明空心石墨烯微球的直径为:3-6μm;
比表面积为:207.1-209m2/g;
密度:0.96-1.14mg/cm3;
本发明实施例1的空心石墨烯微球的吸波性能测试:
当涂层厚度为1.7mm时,具有最佳的反射损耗,最低值为-19.7dB;
本发明实施例2的空心石墨烯微球的吸波性能测试:
当涂层厚度为1.9mm时,具有最佳的反射损耗,最低值为-19.4dB。
Claims (3)
1.一种空心石墨烯微球,其特征在于,它是由下述重量份的原料组成的:
氧化石墨烯60-70、甲基丙烯酸缩水甘油酯2-4、模板剂4-7、羟乙基纤维素3-4、碳酸钠0.1-0.2、异丙醇铝10-10、碳化硅微粉30-40。
2.根据权利要求1所述的一种空心石墨烯微球,其特征在于,所述的模板剂为分子量为7000-8000的丝胶蛋白。
3.一种如权利要求1所述空心石墨烯微球的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)取甲基丙烯酸缩水甘油酯,加入到其重量10-20倍的异丙醇中,搅拌均匀,加入模板剂,升高温度为55-60℃,保温搅拌3-4小时,蒸馏除去异丙醇,得预处理模板剂;
(2)取氧化石墨烯,加入到其重量60-80倍的去离子水中,超声10-20分钟,加入羟乙基纤维素,在60-70℃下保温搅拌10-30分钟,得氧化石墨烯分散液;
(3)取碳化硅微粉,加入到其重量30-40倍的去离子水中,超声3-5分钟,与上述氧化石墨烯分散液混合,搅拌均匀,得复合分散液;
(4)取预处理模板剂,加入到上述复合分散液中,搅拌均匀,加入异丙醇铝,搅拌反应3-5小时,升高温度为170-180℃,加入碳酸钠,保温搅拌2-4小时,抽滤,得滤饼;
(5)将上述滤饼先在160-200℃的烘箱中干燥1-2小时,取出后置于马弗炉中,在800-900℃下煅烧100-130分钟,冷却,即得所述空心石墨烯微球。
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