CN110835123A - 钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及石墨纳米片复合磁性粒子制备技术领域，具体的说是一种特别适用作吸波材料具有钴氧化物‑钴‑石墨纳米片的片‑核‑壳微观结构的磁性复合的钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法，其特征在于将钴金属颗粒复合石墨纳米片的复合粉体，均匀的分散于有氧化剂的水溶液当中，搅拌分散，确保复合粉体与氧化性溶液充分接触，使金属钴表面产生氧化包覆层，从而得到石墨纳米片复合钴及钴氧化物复合粉体，微观结构上具有片‑核‑壳式旳形貌，具有制备流程工艺简单，易于操作，无环保压力，可大规模量产等显著的优点。

Description

钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法
技术领域：
本发明涉及石墨纳米片复合磁性粒子制备技术领域，具体的说是一种特别适用作吸波材料具有钴氧化物-钴-石墨纳米片的片-核-壳微观结构的磁性钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法。
背景技术：
随着世界军事技术的加速革新，武器装备远程精确化、智能化、隐身化、无人化趋势愈加显著。隐身性能已经成为新一代武器装备典型特征和重要能力。近年以石墨烯等出现的新型碳系雷达吸波复合材料为代表的吸波材料技术成为隐身技术发展的关键热点。在电磁波领域中，石墨烯表面负载磁性颗粒可以形成电损耗、磁损耗、介质损耗等综合性能得到提升。磁性金属氧化物(氧化铁、羰基铁、氧化钴等)复合石墨纳米片可以使其在电磁波吸收领域得到很好的应用。这类复合粉体大都采用化学法制备的氧化石墨烯作为承载体，再进行化学还原，实现石墨烯纳米片层与磁性氧化物复合；现阶段相关工艺复杂，且化学法制备往往不符合环保规定，不利于大规模生产应用。
发明内容：
本发明针对现有技术的缺点和不足，提出了一种制备流程工艺简单，易于操作，无环保压力，可大规模量产的钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法。
本发明通过以下措施达到：
一种钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法，其特征在于将钴金属颗粒复合石墨纳米片的复合粉体，均匀的分散于有氧化剂的水溶液当中，搅拌分散，确保复合粉体与氧化性溶液充分接触，使金属钴表面产生氧化包覆层，从而得到石墨纳米片复合钴及钴氧化物复合粉体。
本发明所述氧化剂中含有偏酸性氧化剂H2O2、或高氯酸HClO4、或高锰酸钾KMnO4，质量百分比为溶液总量的5％-10％。
本发明溶液中还含有分散剂PVP(聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)简称PVP)，溶液pH值4～6，用醋酸或氨水调节pH值。
本发明所述钴金属颗粒复合石墨纳米片的复合粉体由以下步骤制成：
将石墨烯微片浸泡在氧化性酸溶液中，然后将石墨烯微片冲洗取出，使用一种含有还原剂的钴盐溶液，在机械搅拌和超声震荡共同作用下，使酸化后石墨烯微片分散在钴盐溶液中，再把以上混有石墨烯微片钴溶液置于反应釜中，在120-190℃环境下作用2-24小时，钴颗粒负载于石墨烯微片上，降温到室温下打开罐体，取出石墨烯/钴复合粉体，40-60℃烘干即可；所述氧化性酸溶液采用1:1硝酸水溶液；还原试剂采用次亚磷酸钠或还原肼或二甲基胺硼烷或甲醛。
本发明通过使用氧化性溶液，进行原位化学反应，沉淀出钴氧化物包覆在钴金属表面，进而得到钴氧化物-钴-石墨纳米片多相复合的吸波剂，形成核-壳-片的微观结构复合粉体，用于改善磁性粒子复合石墨纳米片的吸波特性；具有制备流程工艺简单，易于操作，无环保压力，可大规模量产等显著的优点。
附图说明：
附图1是本发明中所获得的粉体的微观结构电镜图。
附图2是本发明中所获得的粉体核-壳-片的微观结构电镜图
具体实施方式：
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
本发明通过将盛装有氧化剂的水溶液加热到40-90℃保温，然后把钴-石墨纳米片复合粉体分散到以上溶液中，搅拌保温20-120min后，在钴金属颗粒表面即会形成一层包覆的氧化层，取出复合粉体，烘干后，即可获得石墨纳米片-钴-钴氧化物复合物。
实施例1：
一种石墨纳米片-钴-钴氧化物复合粉体的制备方法，其按如下步骤进行：首先将含有氧化剂H2O2的水溶液用烧杯盛装，放置于水浴锅中，把钴金属复合的石墨烯纳米片分散到上述水溶液中，进行氧化反应，在钴-石墨纳米片复合体表面产生氧化层，包覆在钴金属颗粒表层；反应温度为50℃，30min，取出干燥制备出石墨纳米片-钴-钴氧化物的复合粉体，取出粉体，在烘干箱中温度50℃，烘干2h后获得上述复合物样品；氧化剂溶液配比(质量百分比)为：10％氧化剂H2O2，0.2％分散剂PVP(聚乙烯吡咯烷酮(polyvinyl pyrrolidone)简称PVP)，其余成分为去离子水，溶液pH值4～6，用醋酸或氨水调节pH值。
实施例2：
本实施例和实施例1中的不同的点是，采取同样的水溶液中的强氧化剂为高氯酸(HClO4)，替换氧化剂H2O2，用量为质量百分比10％，氧化法制备出石墨纳米片-钴-钴氧化物复合粉体，其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例3：
本实施例和实施例1中的不同的点是，采取高锰酸钾(KMnO4)作为氧化剂，用量为质量百分比5％，氧化法制备出石墨纳米片-钴-钴氧化物复合粉体，金属表面覆盖复合物中，含有一定量的锰元素。其他步骤及参数与实施例1相同。
实施例4：
本实施例和实施例1中的不同的点是，采用钴镍合金复合的石墨纳米片，进行下一步的氧化法制备出石墨纳米片-钴-钴氧化物复合粉体，其余工艺内容参照实施例1～3。
本发明通过使用氧化性溶液，进行原位化学反应，沉淀出钴氧化物包覆在钴金属表面，进而得到钴氧化物-钴-石墨纳米片多相复合的吸波剂，如附图1及附图2所示，形成核-壳-片的微观结构复合粉体，用于改善磁性粒子复合石墨纳米片的吸波特性；具有制备流程工艺简单，易于操作，无环保压力，可大规模量产等显著的优点。

Claims (4)

1.一种钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法，其特征在于将钴金属颗粒复合石墨纳米片的复合粉体，均匀的分散于有氧化剂的水溶液当中，搅拌分散，确保复合粉体与氧化性溶液充分接触，使金属钴表面产生氧化包覆层，从而得到石墨纳米片复合钴及钴氧化物复合粉体。
2.根据权利要求1所述的一种钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法，其特征在于将盛装有氧化剂的水溶液加热到40-90℃保温，然后把钴-石墨纳米片复合粉体分散到溶液中，并搅拌保温20-120min。
3.根据权利要求1所述的一种钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法，其特征在于所述氧化剂中含有偏酸性氧化剂H2O2、或高氯酸HClO4、或高锰酸钾KMnO4，质量百分比为溶液总量的5％-10％；溶液中还含有分散剂PVP聚乙烯吡咯烷酮，溶液pH值4～6，用醋酸或氨水调节pH值。
4.根据权利要求1所述的一种钴金属颗粒及钴氧化物复合石墨纳米片粉体的制备方法，其特征在于所述钴金属颗粒复合石墨纳米片的复合粉体由以下步骤制成：将石墨烯微片浸泡在氧化性酸溶液中，然后将石墨烯微片冲洗取出，使用一种含有还原剂的钴盐溶液，在机械搅拌和超声震荡共同作用下，使酸化后石墨烯微片分散在钴盐溶液中，再把以上混有石墨烯微片钴溶液置于反应釜中，在120-190℃环境下作用2-24小时，钴颗粒负载于石墨烯微片上，降温到室温下打开罐体，取出石墨烯/钴复合粉体，40-60℃烘干即可；所述氧化性酸溶液采用1:1硝酸水溶液；还原试剂采用次亚磷酸钠或还原肼或二甲基胺硼烷或甲醛。
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