CN109413978A - 一种复合电磁波吸收材料及制备方法 - Google Patents
一种复合电磁波吸收材料及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109413978A CN109413978A CN201811348497.0A CN201811348497A CN109413978A CN 109413978 A CN109413978 A CN 109413978A CN 201811348497 A CN201811348497 A CN 201811348497A CN 109413978 A CN109413978 A CN 109413978A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electromagnetic wave
- absorbing material
- wave absorbing
- graphene oxide
- powder
- 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.)
- Granted
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 69
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 37
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title description 31
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 31
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Natural products CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 21
- YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N thioacetamide Chemical compound CC(N)=S YUKQRDCYNOVPGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000003517 fume Substances 0.000 claims abstract 2
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract 2
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 claims description 26
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 9
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 claims description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 5
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims description 4
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 2
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 claims 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 abstract description 5
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000007970 homogeneous dispersion Substances 0.000 abstract 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract 1
- 150000004763 sulfides Chemical class 0.000 description 29
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 16
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 16
- 229910020700 Na3VO4 Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 11
- 239000000047 product Substances 0.000 description 10
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 9
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 5
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 5
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 4
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 4
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 4
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000000703 high-speed centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000012184 mineral wax Substances 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- KSECJOPEZIAKMU-UHFFFAOYSA-N [S--].[S--].[S--].[S--].[S--].[V+5].[V+5] Chemical compound [S--].[S--].[S--].[S--].[S--].[V+5].[V+5] KSECJOPEZIAKMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 description 2
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- IHIXIJGXTJIKRB-UHFFFAOYSA-N trisodium vanadate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-][V]([O-])([O-])=O IHIXIJGXTJIKRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000002242 deionisation method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000011056 performance test Methods 0.000 description 1
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004073 vulcanization Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明公开了一种复合电磁波吸收材料及制备方法，属于电磁波吸收材料制备领域。该方法包括以下步骤：取Na3VO4和硫代乙酰胺试剂以及氧化石墨烯GO粉末；在GO粉末中加去离子水，超声分散得到氧化石墨烯均匀分散液；将Na3VO4与硫代乙酰胺溶解到均匀分散液中，在磁力搅拌器中搅拌得到含有Na3VO4、硫代乙酰胺和GO的均匀混合溶液；将均匀混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬中，封入不锈钢反应釜中，将密闭的不锈钢反应釜放置到鼓风干燥箱中连续反应多个小时；将不锈钢反应釜在通风橱中静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇进行离心清洗，得到的产物放入真空干燥箱中进行真空干燥。
Description
技术领域
本发明属于电磁波吸收材料制备领域，具体涉及一种复合电磁波吸收材料及制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展和工业文明的进步，各种电子仪器设备的应用日趋普遍，产生了越来越多的电磁辐射，所带来的电磁干扰也日益严重，这些都成为了许多设备失效的重要原因；同时，电磁辐射产生的电磁干扰不仅影响到电子产品的性能实现，而且由此而引起的电磁污染会对人类和其它生物体造成严重的危害。另外，在未来战场上，各种高精尖战略武器系统同样面临严峻的威胁。因此，无论在民用还是军事上，电磁波吸波材料均具有其特殊的战略地位，是事关国计民生的极其关键技术。
理想的吸波材料应具备厚度薄、密度低、频段宽和吸收强的特点。根据吸波机理的不同，可将吸波材料分为电损耗型和磁损耗型。导电聚合物、导电陶瓷等材料的吸波机理主要是电损耗(包括导电损耗和介电损耗)，这些损耗主要来自于电子极化、原子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化等；而一些磁性材料的吸波机理主要是磁损耗，包括传统的铁氧体，磁性金属粉末以及羰基铁等。
VS4@rGO复合材料已有报道用于高效的能量存储的电极材料与电催化催化材料，例如，王等人利用VS4@rGO复合材料作为钠离子电池的电极材料，参见Adv.Funct.Mater.2018,1801806。另外，Gregory Lui等人研究了VS4@rGO复合材料在光催化方面的性能，参见Ind.Eng.Chem.Res.2015,54,2682-2689。
然而，目前为止还没有任何关于VS4@rGO复合材料作为高性能电磁波吸收材料的研究。
发明内容
针对现有电磁波吸收材料存在的添加量大、吸波性能差以及厚度过厚的不足，本发明提供一种四硫化钒与还原氧化石墨烯复合电磁波吸收材料制备方法，该方法采用水热法一步合成四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料。本发明还提供一种电磁波吸收材料为四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料，其作用原理是：石墨烯具有表面能大、密度小的特点，而四硫化钒的引进又进一步促使石墨烯的导电性下降，保证了大部分的电磁波能顺利进入复合材料中进而被损耗转化为热能散发掉，从而得到四硫化钒与还原氧化石墨烯复合电磁波吸收材料具有吸收强度高、覆盖频率范围宽、吸收层厚度薄、轻质、制备工艺简单以及成本低等特点。
根据本发明的第一方面，提供一种复合电磁波吸收材料制备方法，所述方法采用水热法一步合成四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料，所述复合电磁波吸收材料为VS4@rGO复合电磁波吸收材料，所述方法包括以下步骤：
(1)分别取Na3VO4和硫代乙酰胺试剂以及氧化石墨烯GO粉末待用；
(2)在所述GO粉末中加入去离子水，利用细胞粉碎机超声分散得到氧化石墨烯均匀分散液；
(3)将Na3VO4与硫代乙酰胺溶解到所述氧化石墨烯均匀分散液中，在磁力搅拌器中剧烈搅拌后得到含有Na3VO4、硫代乙酰胺和GO的均匀混合溶液；
(4)将所述均匀混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬中，随后封入不锈钢反应釜中，然后将密闭的不锈钢反应釜放置到鼓风干燥箱中连续反应16-28小时；
(5)将不锈钢反应釜在通风橱中静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇分别进行离心清洗，得到的产物放入真空干燥箱中连续进行真空干燥，干燥结束后得到VS4@rGO复合纳米材料的粉末。
进一步的，所述步骤(1)中，所述GO粉末的直径和厚度分别为0.5～5μm和0.8～1.2nm。
进一步的，所述步骤(1)中，Na3VO4种类包括Na3VO4单质与Na3VO4·12H2O，氧化石墨烯种类包括氧化石墨烯粉末与氧化石墨烯分散液。
进一步的，所述步骤(1)中，Na3VO4种类为Na3VO4单质，氧化石墨烯种类为氧化石墨烯粉末。
进一步的，所述步骤(2)中，所述细胞粉碎机超声分散的频率为800W。
进一步的，所述步骤(5)中，离心清洗的速度为10000转/秒。
根据本发明的第二方面，提供了一种复合电磁波吸收材料，所述复合电磁波吸收材料为VS4@rGO复合电磁波吸收材料，且所述VS4@rGO复合物中，还原氧化石墨烯的含量为1.8％-5.3％，VS4的含量为94.7％-98.2％。
进一步的，所述VS4@rGO复合电磁波吸收材料中均匀分散的VS4纳米棒和部分积聚为VS4椭球体微结构在rGO薄层上紧密生长成型。
进一步的，所述VS4椭球体微结构由横向和纵向平均尺寸分别为50～100nm和200～400nm的VS4纳米棒组成。
根据本发明的第三方面，提供一种添加有根据以上方面的复合电磁波吸收材料的石蜡。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明提供了一种新型的电磁波吸收材料制备方法，具有较强的电磁波吸收性能。该制备工艺简单而且不需要模板和复杂的硬件设备，反应温和而且制作成本较低。
(2)还原氧化石墨烯具有比表面积表大、密度小等特点，而四硫化钒的引进使还原氧化石墨烯的导电性下降，通过两种材料的复合促进了材料的阻抗匹配性能，使绝大多数的电磁波能够进入复合材料内部而通过损耗转变为热能而散发掉，从而制备得到质轻、吸收频带宽、吸收能力强的新型电磁波吸收材料。
(3)本发明提供的材料成本低廉、制备工艺简单、密度小，具有良好的电磁波吸收性能且稳定性好，因此在电磁波吸收、屏蔽等领域有较大的应用前景。
附图说明
图1示出根据本发明的复合电磁波吸收材料制备方法的流程图；
图2a至2b示出根据本发明实施例1中反应合成的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物的场发射扫描电镜(FESEM)图；
图2c至2d示出根据本发明实施例1中四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物的透射电镜(TEM)图；
图3示出根据本发明实施例1中四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物的X射线粉末衍射图谱；
图4示出根据本发明实施例1中制得的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物的拉曼光谱图示；
图5示出根据本发明实施例1的添加量为30％试样的反射损耗曲线图；
图6示出根据本发明实施例2的添加量为30％试样的反射损耗曲线图；
图7示出根据本发明实施例3的添加量为40％试样的反射损耗曲线图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例和实施例进行详细描述。所述实施例与实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
图1示出根据本发明的复合电磁波吸收材料制备方法的流程图，包括步骤如下：
在步骤101中，首先分别称量4-8mmol Na3VO4和硫代乙酰胺试剂20-40mmol待用，称取20mg-60mg氧化石墨烯(GO)粉末待用，GO粉末的直径和厚度分别为0.5～5μm和0.8～1.2nm。选取该范围的Na3VO4和硫代乙酰试剂一方面根据生成过程中两试剂，摩尔比为1：5，另一反面能够精确控制反应过程中容器内H2S提供的S分压；另外，在该浓度范围内能够确保生成的钒硫化物主要为VS4，而不是其它非化学计量相的不同氧化态钒硫化物。
在步骤102中，将上一步准确称量待用的20mg-60mg氧化石墨烯粉末中加入40-80mL去离子水，利用高功率(800W)细胞粉碎机超声分散2-6小时得到氧化石墨烯的均匀分散液。该浓度范围内的氧化石墨烯粉末能够为VS4的生成提供有效的附着点。如果GO太少会使生成的VS4减少，转而生成一部分VS2，如果GO的添加量太多又会使生成在rGO上的VS4含量过于低而对性能产生影响。
在步骤103中，将称量好的Na3VO4与硫代乙酰胺溶解到到40-80mL GO分散液中，在磁力搅拌器剧烈搅拌30min后得到了含有Na3VO4、硫代乙酰胺和GO的均匀混合溶液。
在步骤104中，将分散均匀后的40-80mL混合溶液倒入100mL聚四氟乙烯内衬中，随后封入不锈钢反应釜中，然后将密闭的不锈钢反应釜放置到140-180℃下鼓风干燥箱中连续反应16-28小时至结束。温度太低使反应釜内压力达不到反应标准，不利于水热反应完全进行，使生成复合纳米材料含量少而且成分复杂。温度太高一方面会超越反应釜的耐受温度而存在安全隐患，另一方面也会对反应产物的精确度产生影响。对于时间，时间太短也会发生反应不完全的结果，对生成的产物造成影响；另一方面，时间太长一是效率太低而浪费资源，另一方面也可能产生不必要的副反应，使产物的纯度变低。
在步骤105中，反应结束后将反应釜在通风橱中静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇分别高速离心清洗3次，得到的产物放入真空干燥箱中连续真空干燥6h，干燥结束后得到了VS4@rGO复合纳米材料的黑色粉末。
所述的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料可用作电磁波吸收材料，应用于电磁波吸收或电磁防护设施，开拓了四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料的新用途，为电磁波吸收材料提供了新的选择。
本发明还提供一种VS4@rGO复合材料，该VS4@rGO复合材料应用在无线电通讯系统中电磁屏蔽、防高频和微波加热等设备的电磁辐射和泄漏、构造微波暗室以及隐身技术等领域。该VS4@rGO复合电磁波吸收材料中均匀分散的VS4纳米棒和部分积聚为VS4椭球微结构在rGO薄层上紧密生长成型。生成的VS4椭球体由横向和纵向平均尺寸分别为50～100nm和200～400nm的VS4纳米棒组成。
当还原氧化石墨烯在生成VS4@rGO复合物中的含量为1.8％-5.3％，VS4的含量占VS4@rGO复合物的94.7％-98.2％时该复合物具有优异的电磁波吸收性能。
通过调节还原氧化石墨烯在生成VS4@rGO复合物中的含量、生成的VS4@rGO复合物在石蜡中添加量以及所生成石蜡试样的厚度，能够够实现8-18GHz的全波段吸收。
当还原氧化石墨烯在生成VS4@rGO复合物中的含量为3.6％且该复合物石蜡中添加量为30％时，利用矢量网络分析仪测试制成的石蜡试样其厚度为2.3mm时，其有效吸波频宽(反射损耗小于-10dB)能够达到6.4GHz。当还原氧化石墨烯在生成VS4@rGO复合物中的含量为3.6％且复合物在石蜡中添加量为40％时，利用矢量网络分析仪测试制成的石蜡试样，根据吸收频段的不同其厚度在1.4-2.4mm以内调控能够实现8-18GHz全频段有效吸收。
实施例1
电磁波吸收材料为四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料，该方法具体包括步骤如下：
(1)首先称量6mmol Na3VO4试剂与30mmol硫代乙酰胺试剂，然后称取40mg氧化石墨烯粉末待用，其直径和厚度分别为0.5～5μm和0.8～1.2nm。
(2)将上一步准确称量的40mg氧化石墨烯粉末中加入60mL去离子水，在高频率超声下分散4小时得到氧化石墨烯的均匀分散液。
(3)将称量好的Na3VO4与硫代乙酰胺均匀溶解到到上一步超声分散均匀的60mL GO分散液中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌40min后得到了含有Na3VO4和硫代乙酰胺与GO的均匀混合溶液。
(4)将搅拌均匀后的60mL混合溶液封入100mL聚四氟乙烯内衬中，随后放入不锈钢反应釜中，然后将密闭的反应釜放置到160℃下鼓风干燥箱中连续反应24小时至结束。
(5)反应结束后将反应釜在通风橱中静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇分别高速离心清洗3次，得到的产物放入真空干燥箱中连续真空干燥10h，最终得到黑色的VS4@rGO复合材料粉末。
性能测试
图2a和图2b为实施例1通过一步法水热合成的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图，图2c和图2d为四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料的透射电子显微镜(TEM)图。由图2a至图2d可以看出，均匀分散的VS4纳米棒和部分积聚为VS4椭球微结构在rGO薄层上紧密生长成型。此外，已生成的VS4椭球体由平均横向和纵向尺寸分别为50～100nm和200～400nm的VS4纳米棒组成。图3为本发明实施例1中水热生成的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物的X射线粉末衍射图谱，通过与四硫化钒的标准比对卡[JCPDS No.072-1294]比较，证明了该实施例1生成的目标产物与我们想要得到的四硫化钒相吻合。图4为本发明实施例1中水热生成的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物以及单纯的还原氧化石墨烯的拉曼能谱图。如图4所示，位于191.6cm-1和280cm-1的谱带分别对应于于VS4的V-S键的拉伸(A1)和弯曲(B1)模式。另外，位于1342cm-1和1593cm-1附近的特征峰分别对应于rGO的D和G峰。进一步证明了生成了四硫化钒与还原氧化石墨烯复合物。
通过矢量网络分析仪(HP-8722ES)测试实施例1制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料的电磁波吸收性能。首先，将实施例1制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合电磁波吸收材料与石蜡通过机械搅拌均匀混合。根据石蜡的添加量不同，设置三组对比试验，保持石蜡0.5g不变，每组的复合材料添加比例分别为20％，30％，40％，从而确定试样的总质量。然后，将改石蜡混合物压制成内径为3.04mm外径为7.0mm厚度为2.0mm的环形样品，另外由于石蜡对电磁波具有透过性，石蜡的含量对电磁波的吸收不产生实际影响。在复合材料的三种添加量中，当添加量为30％时具有最佳的发射损耗性能。图5为四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料在石蜡中添加量为30％的发射损耗图。可以得出实施例1制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料表现出更优异的电磁波吸收特性，其有效吸收带宽在厚度为2.3mm时达到6.4GHz(11.6-18GHz)，覆盖了测试电磁波频宽的40％。此外，该复合电磁波吸收材料的最大反射损耗也达到约-20dB。
实施例2
电磁波吸收材料为四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料，该方法具体包括步骤如下：
(1)首先称量6mmol Na3VO4试剂与30mmol硫代乙酰胺，然后称取20mg氧化石墨烯粉末，其直径和厚度分别为0.5～5μm和0.8～1.2nm。
(2)将上一步准确称量的20mg氧化石墨烯粉末中加入60mL去离子水，在高频率超声波下分散4小时得到氧化石墨烯的均匀分散液。
(3)将称量好的Na3VO4与硫代乙酰胺均匀溶解到到上一步分散好的60mL GO分散液中，在磁力搅拌器下剧烈搅拌40min后得到了含有Na3VO4和硫代乙酰胺与GO的均匀混合溶液。
(4)将搅拌均匀后的60mL混合溶液放入100mL聚四氟乙烯内衬中，随后放入不锈钢反应釜中，然后将密闭的反应釜放置到160℃下鼓风干燥箱中连续反应24小时至结束。
(5)反应结束后将反应釜在通风橱中静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇分别高速离心清洗3次，得到的产物放入真空干燥箱中连续真空干燥10h，最终得到黑色VS4@rGO复合纳米材料粉末。
通过矢量网络分析仪测试实施例2制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料的电磁波吸收性能。首先，将实施例2制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合电磁波吸收材料与石蜡通过机械搅拌均匀混合。根据石蜡的添加量不同，设置三组对比试验，保持石蜡0.5g不变，每组的复合材料添加比例分别为20％，30％，40％，从而确定试样的重质量。然后，将改石蜡混合物压制成内径为3.04mm外径为7.0mm厚度为2.0mm的环形样品，另外由于石蜡对电磁波具有透过性，石蜡的含量对电磁波的吸收不产生实际影响。当该实施例水热生成的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料在石蜡中的添加比例为30％时，相比较于其他的两种添加量20％和40％具有佳的吸波能力。如图6所示，该实施例下生成的复合材料在一定程度上具有电磁波吸收特性，当厚度为1.6mm时，有效吸收带宽可达4.5GHz，当厚度仅为1.4mm时，最大的反射损耗峰值可达-48.4dB。
实施例3
电磁波吸收材料为四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料，该方法具体包括步骤如下：
(1)首先称量6mmol Na3VO4试剂与30mmol硫代乙酰胺，然后称取60mg氧化石墨烯粉末,其直径和厚度分别为0.5～5μm和0.8～1.2nm。
(2)将上一步准确称量的60mg氧化石墨烯粉末中加入60mL去离子水，通过高频率超声分散4小时得到氧化石墨烯的均匀分散液。
(3)将称量好的Na3VO4与硫代乙酰胺均匀溶解到到上一步分散好的60mL GO分散液中，在磁力搅拌器剧烈搅拌40min后得到了含有Na3VO4和硫代乙酰胺与GO的均匀混合溶液。
(4)将搅拌均匀后的60mL混合溶液放入100mL聚四氟乙烯内衬中，随后放入不锈钢反应釜中，然后将密闭的反应釜放置到160℃下鼓风干燥箱中连续反应24小时至结束。
(5)反应结束后将反应釜静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇分别高速离心清洗3次，得到的产物放入真空干燥箱中连续真空干燥10h，最终得到黑色VS4@rGO复合纳米材料粉末。
通过矢量网络分析仪测试实施例3制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料的电磁波吸收性能。首先，将实施例3制备的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合电磁波吸收材料与石蜡通过机械搅拌均匀混合。根据石蜡的添加量不同，设置三组对比试验，保持石蜡0.5g不变，每组的复合材料添加比例分别为20％、30％、40％，从而确定试样的重质量。然后，将改石蜡混合物压制成内径为3.04mm外径为7.0mm厚度为2.0mm的环形样品，另外由于石蜡对电磁波具有透过性，石蜡的含量对电磁波的吸收不产生实际影响。当该实施例水热生成的四硫化钒与还原氧化石墨烯复合材料在石蜡中的添加比例为40％时，相比较于其他的两种添加量20％和30％具有佳的吸波能力。而且，在该实施例的条件下制得的40％添加量下的复合材料通过调节涂层厚度，能够实现对8-18GHz电磁波的全部覆盖。如图7所示，该实施例3条件下制备的复合材料的有效电磁波吸收带宽在2.4mm的厚度范围内可达10.5GHz，另外控制厚度为在1.9mm时，其最大反射损耗值在11.2GHz时能够达到-39.5dB。
本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。
Claims (10)
1.一种复合电磁波吸收材料制备方法，其特征在于，所述复合电磁波吸收材料为VS4@rGO复合电磁波吸收材料，所述方法包括以下步骤：
(1)分别取Na3VO4和硫代乙酰胺试剂以及氧化石墨烯GO粉末待用；
(2)在所述GO粉末中加入去离子水，利用细胞粉碎机超声分散得到氧化石墨烯均匀分散液；
(3)将Na3VO4与硫代乙酰胺溶解到所述氧化石墨烯均匀分散液中，在磁力搅拌器中剧烈搅拌后得到含有Na3VO4、硫代乙酰胺和GO的均匀混合溶液；
(4)将所述均匀混合溶液倒入聚四氟乙烯内衬中，随后封入不锈钢反应釜中，然后将密闭的不锈钢反应釜放置到鼓风干燥箱中连续反应16-28小时；
(5)将不锈钢反应釜在通风橱中静置至室温，随后将产物用去离子水和无水乙醇分别进行离心清洗，得到的产物放入真空干燥箱中连续进行真空干燥，干燥结束后得到VS4@rGO复合纳米材料的粉末。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述GO粉末的直径和厚度分别为0.5～5μm和0.8～1.2nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，Na3VO4种类包括Na3VO4单质与Na3VO4·12H2O，氧化石墨烯种类包括氧化石墨烯粉末与氧化石墨烯分散液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，Na3VO4种类为Na3VO4单质，氧化石墨烯种类为氧化石墨烯粉末。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述细胞粉碎机超声分散的频率为800W。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，离心清洗的速度为10000转/秒。
7.一种复合电磁波吸收材料，其特征在于，所述复合电磁波吸收材料为VS4@rGO复合电磁波吸收材料，且所述VS4@rGO复合物中，还原氧化石墨烯的含量为1.8％-5.3％，VS4的含量为94.7％-98.2％。
8.根据权利要求7所述的复合电磁波吸收材料，其特征在于，所述VS4@rGO复合电磁波吸收材料中均匀分散的VS4纳米棒和部分积聚为VS4椭球体微结构在rGO薄层上紧密生长成型。
9.根据权利要求8所述的复合电磁波吸收材料，所述VS4椭球体微结构由横向和纵向平均尺寸分别为50～100nm和200～400nm的VS4纳米棒组成。
10.一种添加有根据权利要求7至9中任一项所述的复合电磁波吸收材料的石蜡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811348497.0A CN109413978B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种复合电磁波吸收材料及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811348497.0A CN109413978B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种复合电磁波吸收材料及制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109413978A true CN109413978A (zh) | 2019-03-01 |
| CN109413978B CN109413978B (zh) | 2021-01-05 |
Family
ID=65473082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811348497.0A Active CN109413978B (zh) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | 一种复合电磁波吸收材料及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109413978B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114684805A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-01 | 东南大学 | 一种碳气凝胶复合材料及其制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150073621A (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-01 | (주)창성 | 열전도성 접착층을 포함하는 전자파 차단 필름 및 그 제조 방법. |
| CN105355865A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-24 | 东莞市久森新能源有限公司 | 一种二硫化钒/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108598432A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-09-28 | 电子科技大学 | 一种用于钠离子电池电极的四硫化钒/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN108587565A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-28 | 青岛大学 | 一种硫掺杂高导电石墨烯型轻质吸波材料及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-11-13 CN CN201811348497.0A patent/CN109413978B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150073621A (ko) * | 2013-12-23 | 2015-07-01 | (주)창성 | 열전도성 접착층을 포함하는 전자파 차단 필름 및 그 제조 방법. |
| CN105355865A (zh) * | 2015-10-09 | 2016-02-24 | 东莞市久森新能源有限公司 | 一种二硫化钒/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108598432A (zh) * | 2018-05-02 | 2018-09-28 | 电子科技大学 | 一种用于钠离子电池电极的四硫化钒/石墨烯复合材料的制备方法 |
| CN108587565A (zh) * | 2018-05-15 | 2018-09-28 | 青岛大学 | 一种硫掺杂高导电石墨烯型轻质吸波材料及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CHANDRA SEKHAR ROUT等: ""Synthesis and Characterization of Patronite Form of Vanadium Sulfide on Graphitic Layer"，第8720-8725页", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 * |
| 丁一; 郭惠静; 廖庆亮; 张跃: "电磁波吸收用石墨烯基纳米材料发展现状分析", 《新材料产业》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114684805A (zh) * | 2022-04-19 | 2022-07-01 | 东南大学 | 一种碳气凝胶复合材料及其制备方法 |
| CN114684805B (zh) * | 2022-04-19 | 2023-03-21 | 东南大学 | 一种碳气凝胶复合材料及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109413978B (zh) | 2021-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ning et al. | Dumbbell-like Fe3O4@ N-doped carbon@ 2H/1T-MoS2 with tailored magnetic and dielectric loss for efficient microwave absorbing | |
| CN109233740B (zh) | 基于改性MOF材料热解制备Fe/Co/C复合吸波材料的方法 | |
| Zhao et al. | Synthesis of flower-like CuS hollow microspheres based on nanoflakes self-assembly and their microwave absorption properties | |
| CN108690556B (zh) | 一种还原氧化石墨烯/多壁碳纳米管/镍铁氧体三元纳米复合吸波材料的制备方法 | |
| He et al. | Enhanced wave absorption of nanocomposites based on the synthesized complex symmetrical CuS nanostructure and poly (vinylidene fluoride) | |
| Zhu et al. | In-situ growth of wafer-like Ti3C2/Carbon nanoparticle hybrids with excellent tunable electromagnetic absorption performance | |
| CN111574958B (zh) | 核-边结构的碳化物MXene/SiO2纳米板状超薄微波吸收材料 | |
| Liu et al. | Wrinkled 3D MoS2/RGO/NC composite microspheres: optimal composition and microwave absorbing properties | |
| Sun et al. | Core-shell structural design and microwave absorption enhancement of multi-dimensional graphene oxide@ polypyrrole/carbonyl iron fiber nanocomposites | |
| CN107286907B (zh) | 一种核壳结构的二硫化钼/羰基铁复合微波吸收剂及其制备方法 | |
| Huo et al. | Construction of tunable and high-efficiency microwave absorber enabled by growing flower-like TiO2 on the surface of SiC/C nanofibers | |
| CN114068166B (zh) | 一种多级孔结构碳基磁性复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN110041885A (zh) | 一种还原氧化石墨烯/二氧化锡纳米复合吸波材料的制备方法 | |
| CN108441166A (zh) | 一种锂铝硅微晶玻璃/碳化硅/碳纤维三元复合吸波材料及其制备方法 | |
| Fan et al. | Enhanced microwave absorption of epoxy composite by constructing 3D Co–C–MWCNTs derived from metal organic frameworks | |
| CN105950109B (zh) | 还原氧化石墨烯、二氧化锡和三氧化二铁复合材料 | |
| CN112165848A (zh) | 石墨烯负载磁性金属或其氧化物的复合吸波材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | Facile hydrothermal process achieving 1T/2H phase tailoring of MoS2 nanosheets for efficient microwave absorption | |
| CN114195197A (zh) | 一种磁性多孔碳复合物及其制备方法与应用 | |
| CN115716641B (zh) | 一种具有电磁波吸收性能的MOFs衍生材料及其制备方法 | |
| Liu et al. | Electromagnetic wave absorption properties of Pr1-xBaxMnO3 ceramics prepared by a sol–gel combustion method | |
| Şahin et al. | Electromagnetic shielding performances of colemanite/PANI/SiO2 composites in radar and wider frequency ranges | |
| Xing et al. | Sheet-like NiCo2O4-interconnected multiwalled carbon nanotubes with high-performance electromagnetic wave absorption | |
| CN102807840B (zh) | 纳米Fe3O4-SrFe12O19复合吸波材料的制备方法 | |
| Ding et al. | Advanced CuS/g-C3N4/Fe3O4 nanostructures for broadband microwave absorption |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |