CN113621344B - 一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料及其制备方法 - Google Patents
一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113621344B CN113621344B CN202110898490.1A CN202110898490A CN113621344B CN 113621344 B CN113621344 B CN 113621344B CN 202110898490 A CN202110898490 A CN 202110898490A CN 113621344 B CN113621344 B CN 113621344B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cobalt
- rgo
- absorbing material
- nanorod
- 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.)
- Active
Links
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 123
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 title claims abstract description 82
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 82
- 239000002073 nanorod Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 56
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 41
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 41
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229940083957 1,2-butanediol Drugs 0.000 claims description 6
- BMRWNKZVCUKKSR-UHFFFAOYSA-N butane-1,2-diol Chemical compound CCC(O)CO BMRWNKZVCUKKSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- OCDFTWVGTADYMH-UHFFFAOYSA-N cobalt dodecanoic acid Chemical compound [Co].CCCCCCCCCCCC(O)=O.CCCCCCCCCCCC(O)=O OCDFTWVGTADYMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 6
- NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N (2s)-2,6-diaminohexanoic acid;(2s)-2-hydroxybutanedioic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O.NCCCC[C@H](N)C(O)=O NWZSZGALRFJKBT-KNIFDHDWSA-N 0.000 claims description 5
- FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 1-Hexadecylamine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCN FJLUATLTXUNBOT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K ruthenium(iii) chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Cl-].[Ru+3] YBCAZPLXEGKKFM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 11
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 3
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 3
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L cobalt chloride hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Cl-].[Cl-].[Co+2] GFHNAMRJFCEERV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L cobalt dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Co+2] GVPFVAHMJGGAJG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- BTURAGWYSMTVOW-UHFFFAOYSA-M sodium dodecanoate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCC([O-])=O BTURAGWYSMTVOW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229940082004 sodium laurate Drugs 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethanone Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)N1CCN(CC1)C(CN1CC2=C(CC1)NN=N2)=O HMUNWXXNJPVALC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)-N-[3-oxo-3-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propyl]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound C1C(CC2=CC=CC=C12)NC1=NC=C(C=N1)C(=O)NCCC(N1CC2=C(CC1)NN=N2)=O VZSRBBMJRBPUNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- WIUHYQBOXHNHLG-UHFFFAOYSA-N acetic acid hydrofluoride Chemical compound F.C(C)(=O)O WIUHYQBOXHNHLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000000349 field-emission scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000000445 field-emission scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 1
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 description 1
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 description 1
- 230000005298 paramagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004729 solvothermal method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
本发明公开了一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：将钴纳米棒加入rGO分散液中，进行超声处理，然后将超声处理后的产物经过离心和干燥之后，再研磨成粉，得到rGO/钴纳米棒粉体。本专利发明制备方法简单方便，易于操作，成本低廉，容易实现工业化批量生产，而所制备的吸波材料密度低，可适用宽频，并且具有良好的物理化学性能和机械加工性能，最佳反射损耗值低，达到现有技术较高水平。
Description
技术领域
本发明涉及吸波材料制备领域，特别是涉及一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法。
背景技术
无线通讯技术的进步极大地促进了人类社会的发展，同时也带来各种问题。由此产生的电磁波污染不仅对人体的健康造成不利的影响，还干扰电子设备的正常工作。同时在军用领域，武器装备的电磁隐身能力可大大提高其作战能力，隐身化将成为装备的发展趋势。因此微波吸收材料具有广阔的应用前景，目前吸波材料正朝着涂层厚度薄、质量轻、吸收带宽、吸收强高的方向发展。
现有吸波材料多采用单一组分电磁吸波材料时，其在涂层中的添加量往往高达40～80wt.％，导致成本较高，难以实用。此外，目前传统上使用的吸波材料难以满足吸波性能强、有效吸波频段宽、质量轻、涂层厚度薄的使用要求，因此，开发并研制出能够对电磁波进行高效吸收的新型轻质电磁吸波材料对于民用电子产品与军事装备都有十分重要的意义和现实需求。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提供一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，通过将一维磁性钴纳米棒与rGO(还原氧化石墨烯)进行复合，提高阻抗匹配程度并增加损耗机制，并改善分散性，从而获得轻质、高效的吸波材料。
本发明的目的是通过以下技术发明实现的：
一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
将钴纳米棒加入rGO分散液中，进行超声处理，然后将超声处理后的产物经过离心和干燥之后，再研磨成粉，得到rGO/钴纳米棒粉体。
相比现有技术，本发明采用超声处理将rGO与钴纳米棒进行复合，制备出rGO/钴纳米棒复合材料。由于rGO具有大量的缺陷和残留的官能团，与一维结构的钴纳米棒复合时，形成可观的界面面积，增加了极化损耗；同时rGO为钴纳米棒提供了连接介质，易实现电子传输。在结合了rGO的介电损耗能力和钴纳米棒的磁损耗能力以及各材料之间的协同作用，使得 rGO/钴纳米棒复合材料在低填充量下具有良好的宽频吸波能力。
进一步地，将所述rGO/钴纳米棒粉体与PVDF(聚偏氟乙酸)混合，得到rGO/钴纳米棒 /PVDF复合材料。引入的PVDF基体与rGO一起为钴纳米棒提供了连接介质，使rGO/钴纳米棒/PVDF复合材料形成三维立体结构，更易于实现电子传输；同时，PVDF基体使复合吸波材料具有良好的物理化学性能和机械加工性能。
进一步地，所述rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法还包括制备钴纳米棒，所述纳米棒的制备方法为将月桂酸钴与十六胺、三氯化钌混合，再加入1,2-丁二醇，然后加热反应，再将加热反应后的产物进行离心和干燥之后，研磨成粉。所述1,2-丁二醇同时起到溶剂与还原剂的作用，将纳米钴棒的原料从其离子状态还原为单质纳米钴。其原理是：反应开始时，体系中先生成顺磁性的小微粒(钴为磁性材料)，微粒聚集成六方紧密堆积相(HCP)，由于相各晶面体生长速率不同，沿c轴生长的速率更快，所以随着反应的进行，形成一维钴纳米棒结构。通过控制溶剂热反应中的动力学生长过程可获得不同直径和长径比的纳米线结构。
进一步地，制备所述钴纳米棒制时，所述加热反应的温度为250℃，持续时间为20～80min。
进一步地，制备所述钴纳米棒制时，在进行所述加热前先水浴搅拌加热至80℃，并搅拌恒温30min，以使月桂酸钴粉末、十六胺与三氯化钌、1,2-丁二醇混合得更均匀，并处于相对稳定的状态，以利于所获得的反应产物后续与rGO合成反应更完全，提高所述合成反应的成功率和安全性。
进一步地，所述rGO与钴纳米棒产物的质量比为1:(1～6)。
rGO为片层状结构，单独的rGO片层间容易发生聚集堆垛；而钴纳米棒为一维棒状结构，单独的钴纳米棒无法相互稳定连接形成骨架。rGO包覆钴纳米棒后，单个钴纳米棒表面及钴纳米棒间的空隙被更小尺寸的rGO包覆及填充，rGO并起到了桥接钴纳米棒作用；而在rGO/ 钴纳米棒/PVDF三元体系中，钴纳米棒被rGO包覆并起到了一定的隔开rGO作用。因此，当所述rGO与钴纳米棒的质量比过高，过多片层的rGO容易发生聚集堆垛；当所述rGO与钴纳米棒的质量比过低，rGO不能完全包覆及填充钴纳米棒，部分未被rGO包覆的钴纳米棒无法连接，使三维立体结构的比表面积也会变小。
进一步地，所述rGO/钴纳米棒粉体与所述PVDF的质量比为1:(4～9)。
PVDF化学式为-(CH2-CF2)n-，化学结构通过氟碳键的结合，容易与氢离子等形成稳定和键强较强的键。PVDF具有耐磨性和抗冲击性等机械性能，并具有一定的介电性，在电磁激发下引起介电损耗(即具有一定的吸波性能)。在rGO/钴纳米棒产物与所述PVDF的质量比在1:(4～9)的范围内，可以得到机械性能较好的复合材料。PVDF含量过高，较低的rGO/钴纳米棒含量导致复合材料吸波性能不佳；而PVDF含量过低，一是复合材料机械性能下降，二是过多的rGO/钴纳米棒，rGO逐渐接触形成强导电网络，增大了复合材料的导电性，导致电磁波在表面反射率变高，复合吸波材料的阻抗匹配变差，吸波性能下降。
进一步地，所述rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法还包括制备rGO分散液，所述rGO分散液的制备方法是通过将氨水、水合肼添加至GO(氧化石墨烯)分散液中并恒温搅拌2h。
进一步地，制备所述rGO分散液时，所述恒温搅拌的温度为90～100℃。低于此温度范围，则所述还原反应缓慢或有的氧化基团无法被还原；当高于此温度范围，则反应不可控，所述水合肼分解过快，且产物容易发生团聚。此外，将恒温搅拌温度控制在90～100℃，可以得到较好品质的rGO，同时降低能耗。
此外，本发明还提供一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料：rGO包覆一维的钴纳米棒，并与 PVDF复合。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。
附图说明
图1为本发明实施例制备的钴纳米棒的SEM图；
图2为本发明实施例制备的rGO/钴纳米棒复合材料的SEM、FESEM图及元素分布图；
图3为本发明实施例制备的GO粉末和rGO/钴纳米棒复合材料的XRD图谱；
图4为本发明实施例制备的rGO/钴纳米棒复合材料反射损耗图谱。
具体实施方式
申请人在研究吸波材料时发现，一维结构的磁性钴纳米棒具有出色的长径比，能够在电磁波的激励下形成耗散电，为电流的耗散和转化提供了更长的通道，从而消耗电磁能。同时，一维结构磁性的钴纳米棒与介电损耗的石墨烯复合后，进一步加强了一维结构所带来的结构优势，使入射进来的电磁波发生多重散射以及多次反射、折射，延长电磁波的传输路径完成多次吸收。在介电损耗效应和磁损耗效应的协同作用下，产生阻抗匹配效应，利于吸波效能达到最大化。
基于此，申请人提供一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，包括以下步骤：
首先，将月桂酸钴与十六胺、三氯化钌混合，再加入1,2-丁二醇，然后加热反应，再将加热反应后的产物进行离心和干燥之后，研磨成粉；
具体地，取5.994g月桂酸钠置于烧瓶中，然后加入40mL蒸馏水。在磁力搅拌下将烧瓶水浴加热到60℃，获得透明溶液后继续搅拌30min。取2.498g六水合氯化钴，溶解到含5mL蒸馏水的离心管中。超声震荡离心管10min至六水合氯化钴充分溶解，将离心管中的溶液转移到恒压漏斗中，将氯化钴溶液匀速滴至月桂酸钠溶液中。保持60℃水浴加热搅拌，直到氯化钴溶液滴完。然后再恒温搅拌30min。将得到的产物以8000r/min离心5min，分别用去离子水和甲醇洗涤，重复离心三次。将产物干燥，然后研磨成粉，得到月桂酸钴。
取上述制得的月桂酸钴粉末2.059g、十六胺0.579g、三氯化钌0.007g，转移到烧瓶中。取1,2-丁二醇60mL，转移到上述烧瓶中。将烧瓶水浴搅拌加热到80℃，然后恒温搅拌30min。最后，将上述溶液转移到反应釜中，在烘箱中从80℃加热到250℃，并保持20min。待反应结束后，冷却至室温，产物以10000r/min离心5min，用乙醇洗涤，重复离心三次，将产物干燥，然后研磨成粉备用；
同时，将氨水、水合肼添加至GO分散液中并恒温搅拌2h后，得到rGO分散液；
具体地，取0.500g GO粉末转移至烧瓶中，取300mL蒸馏水加至上述烧瓶。用移液枪分别取2500μL氨水、165μL水合肼到GO分散液当中。将烧瓶置于油浴搅拌器中进行90～100℃的恒温搅拌2h。
然后，将所制得的钴纳米棒加入rGO分散液中，进行超声处理，然后将超声处理后的产物经过离心和干燥之后，再研磨成粉，得到rGO/钴纳米棒粉体；
具体地，将所制得的钴纳米棒加至所制得的rGO分散液中，所述rGO与所述钴纳米棒的质量比为1:(1～6)。在室温下，分别超声搅拌混合溶液2h，得到还原氧化石墨烯/钴纳米棒产物。将所述还原氧化石墨烯/钴纳米棒复合材料在转速为10000r/min的条件下高速离心5min，离心后，再分别用去离子水和乙醇洗涤沉淀，重复离心三次，然后进行干燥，最后研磨成粉状rGO/ 钴纳米棒。
最后，将所制得的rGO/钴纳米棒粉体与PVDF混合，得到rGO/钴纳米棒/PVDF复合材料。
具体地，将所制得的rGO/钴纳米棒产物与PVDF混合，所述rGO/钴纳米棒与聚偏氟乙烯的质量比为1:(4～9)，得到rGO/钴纳米棒/PVDF复合材料。
以下结合3个具体实施例进一步阐述本发明的制备方法。实施例1～3均采用上述制备方法制备rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料。
实施例1～3
实施例1～3的区别在于：所述rGO与所述钴纳米棒的质量比以及所述rGO/钴纳米棒与所述PVDF的质量比不同。实施例1～3中所述rGO与钴纳米棒的质量比以及rGO/钴纳米棒与 PVDF的质量比见表1：
表1
| 编号 | rGO与钴纳米棒的质量比 | rGO/钴纳米棒与PVDF的质量比 |
| 实施例1 | 1:4 | 1:4 |
| 实施例2 | 1:1 | 1:9 |
| 实施例3 | 1:6 | 1:4 |
以上3个实施例中，实施例1为最佳实施例。
需要说明的是，本发明所述的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料的制备方法中，除了rGO 与钴纳米棒的质量比以及rGO/钴纳米棒与PVDF的质量比之外，其他几个参数值对实验结果影响不大，因此上述三个实施例的其他几个参数均选用最优的参数值，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，本领域技术人员根据本发明内容选用较佳的其他参数亦可达到本发明的目的。
复合吸波材料结构
请查阅图1，图1为本发明实施例1制备的钴纳米棒的SEM图。由图可以看出，钴纳米呈一维为棒状堆垛结构。
请查阅图2，图2为本发明实施例1制备的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料的SEM、FESEM图及元素分布图，由图可以看出，rGO均匀分散在钴棒的空隙之间，将分散的钴纳米棒连接起来，并且包覆在钴纳米棒表面形成均质界面。
请查阅图3，图3为本发明实施例1制备的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料的XRD图谱，由图可以看出，所制得的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料纯度高。
复合吸波材料效果
将实施例1～3制得的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料分别压制成中空的圆柱形测试样(φ外径＝7.00mm，φ内径＝3.04mm)。利用安捷伦N5230C PNA-L网络分析仪，采用同轴电缆法在2～18GHz频率范围测量了样品的相对复介电常数和复磁导率随频率的变化值，测量结果见下方表2。其中，材料对电磁波的反射损耗是通过给定频率下的复介电常数与复磁导率以及吸波材料的厚度通过以下方程计算出来。
Zin＝Z0(μr/εr) 1/2tanh[j(2πfd/c)(μr/εr)1/2],
RL(dB)＝20log|(Zin-1)/(Zin+1)|。
表2
RL为反射损耗值，有效吸收带宽表示材料RL低于某值的频段范围，在该标准下，材料能覆盖更多吸收带宽，代表其整体吸波性能更好。
以下通过测量所得的RL<-10dB时的有效吸收带宽覆盖范围说明本发明复合吸波材料的性能。
对于实施例1，请参阅图4，图4为本发明实施例1制备的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料反射损耗图谱。由图可知，实施例1所制得的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料在2～18 GHz频率范围内，匹配厚度为1.8mm时，最佳RL值达-57.8dB，RL<-10dB时，所述复合吸波材料的有效吸收带宽覆盖范围可达4.2～15.5GHz。
由表2可见，实施例2所制得的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料在2～18GHz频率范围内，匹配厚度为2.5mm时，最佳RL值达-25dB；当RL<-10dB时，所述复合吸波材料的有效吸收带宽覆盖范围达6.4～9.4GHz。而实施例3所制得的rGO/钴纳米棒/PVDF复合吸波材料在2～18GHz频率范围内，匹配厚度为4.8mm时，最佳RL值达-21dB；当RL<-10dB时，所述复合吸波材料的有效吸收带宽覆盖范围达15.8～17.5GHz。
由此可见，采用本发明制备方法所制备的rGO/钴纳米棒/PVDF的整体吸波性能好，且材料用量少。
相较于现有技术，采用本发明通过氧化还原法制备的还原氧化石墨烯具有大量的缺陷和残留的官能团，与一维结构的钴纳米棒复合，形成可观的界面面积，增加了极化损耗。同时，钴纳米棒的引入还能避免石墨烯聚集堆垛。此外，引入的PVDF基体与rGO为钴纳米棒提供了连接介质，使rGO/钴纳米棒/PVDF复合材料形成三维立体结构，易实现电子传输。在结合了rGO的介电损耗能力和钴纳米棒的磁损耗能力以及各材料之间的协同作用，使得这一复合材料在低填充量下具有良好的宽频吸波能力；同时，PVDF基体使复合吸波材料具有良好的物理化学性能和机械加工性能，从而获得柔性、轻质、高效的吸波材料。本专利发明制备方法得到的吸波材料密度低，可适用宽频，并且具有良好的物理化学性能和机械加工性能，最佳反射损耗值低，达到现有技术较高水平，此外，制备方法简单方便，易于操作，成本低廉，容易实现工业化批量生产。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
Claims (9)
1.一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：将钴纳米棒加入rGO分散液中，进行超声处理，然后将超声处理后的产物经过离心和干燥之后，再研磨成粉，得到rGO/钴纳米棒粉体；然后将所述rGO/钴纳米棒粉体与PVDF混合，得到rGO/钴纳米棒/PVDF复合材料；其中，所述钴纳米棒为单质钴。
2.根据权利要求1所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法还包括制备钴纳米棒，所述纳米棒的制备方法为将月桂酸钴与十六胺、三氯化钌混合，再加入1,2-丁二醇，然后加热反应，再将加热反应后的产物进行离心和干燥之后，研磨成粉。
3. 根据权利要求2所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：制备所述钴纳米棒时，所述加热反应的温度为250℃，持续时间为20~80 min。
4. 根据权利要求3所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：制备所述钴纳米棒时，在进行所述加热前先水浴搅拌加热至80℃，并搅拌恒温30 min。
5.根据权利要求4所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述rGO与钴纳米棒产物的质量比为1:(1~6)。
6.根据权利要求2所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述rGO/钴纳米棒粉体与所述PVDF的质量比为1:(4~9)。
7.根据权利要求1~6任一所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：所述rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法还包括制备rGO分散液，所述rGO分散液的制备方法是通过将氨水、水合肼添加至GO分散液中并恒温搅拌2h。
8.根据权利要求7所述的rGO/钴纳米棒复合吸波材料的制备方法，其特征在于：制备所述rGO分散液时，所述恒温搅拌的温度为90~100℃。
9.一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料，其特征在于：
rGO包覆一维的钴纳米棒，并与PVDF复合，其中，所述钴纳米棒为单质钴。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110898490.1A CN113621344B (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110898490.1A CN113621344B (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113621344A CN113621344A (zh) | 2021-11-09 |
| CN113621344B true CN113621344B (zh) | 2023-11-21 |
Family
ID=78382941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110898490.1A Active CN113621344B (zh) | 2021-08-05 | 2021-08-05 | 一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113621344B (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105670560A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-15 | 北京科技大学 | 一种纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层的制备方法 |
| CN106784525A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-31 | 中南大学 | 一种Co‑N‑C@RGO 复合材料、制备方法及用于锂硫电池隔膜改性的应用 |
| CN108847493A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-20 | 北京师范大学 | 二硫化钼/还原性氧化石墨烯/钴纳米粒子复合材料、其制备方法及应用 |
-
2021
- 2021-08-05 CN CN202110898490.1A patent/CN113621344B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105670560A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-06-15 | 北京科技大学 | 一种纳米氧化钴/石墨烯复合吸波涂层的制备方法 |
| CN106784525A (zh) * | 2016-12-12 | 2017-05-31 | 中南大学 | 一种Co‑N‑C@RGO 复合材料、制备方法及用于锂硫电池隔膜改性的应用 |
| CN108847493A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-11-20 | 北京师范大学 | 二硫化钼/还原性氧化石墨烯/钴纳米粒子复合材料、其制备方法及应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| Guang-Sheng Wang et.al.Fabrication of reduced graphene oxide (RGO)/Co3O4 nanohybrid particles and a RGO/Co3O4/poly(vinylidene fluoride) composite with enhanced wave-absorption properties.Chempluschem Communications.2014,第第79卷卷第375-381页. * |
| Kinjal Gandha et.al.Coherent magnetization reversal and high magnetic coercivity in Co nanowire assemblies.Journal or Magnetism and Magnetic Materials.2017,第第438卷卷第41-45页. * |
| 宗翰文.CoFe2O4基复合材料的制备与性能研究.《中国硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》.2021,(第第02期期),第B020-468页. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113621344A (zh) | 2021-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ding et al. | Investigation on the broadband electromagnetic wave absorption properties and mechanism of Co 3 O 4-nanosheets/reduced-graphene-oxide composite | |
| Zhao et al. | Facile synthesis of novel heterostructure based on SnO2 nanorods grown on submicron Ni walnut with tunable electromagnetic wave absorption capabilities | |
| Pang et al. | MnFe2O4-coated carbon nanotubes with enhanced microwave absorption: Effect of CNT content and hydrothermal reaction time | |
| CN113025271B (zh) | 一种Ti3C2Tx MXene@ZnO复合吸波材料的制备方法 | |
| CN111757657B (zh) | 具有核壳结构的二维石墨烯包裹铜复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN112625441B (zh) | 一种锰锌铁氧体/聚苯胺/碳化钛复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN108546547B (zh) | 一种多频谱复合吸波剂的制备方法 | |
| CN109181637B (zh) | 一种叠层状Mo2CTx/氮掺杂碳微纳杂化复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN112839500A (zh) | 一种蛋黄壳空心四氧化三铁@空气@碳纳米复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN104448305A (zh) | 一种纳米复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN112266766B (zh) | 一种钴镍合金@氮掺杂多孔碳复合微波吸收材料制备方法 | |
| CN113248725A (zh) | 一种基于mof衍生的电磁波吸收材料的制备方法及电磁波吸收材料 | |
| CN108190876B (zh) | 一种石墨烯复合吸收剂及其制备方法 | |
| CN112375541A (zh) | 氮掺杂石墨烯镍铁氧体复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN113388254B (zh) | 一种MoCo双金属硫化物/碳纤维复合材料及其制法 | |
| Li et al. | Carbonized foams from graphene/phenolic resin composite aerogels for superior electromagnetic wave absorbers | |
| CN108530100B (zh) | 一种碳基吸波膜及制备方法 | |
| CN110723720A (zh) | 一种轻质宽频电磁波吸收材料及其制备方法 | |
| CN113621344B (zh) | 一种rGO/钴纳米棒复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN111420619B (zh) | 一种纤维素-壳聚糖/pani复合气凝胶的制备方法 | |
| CN112875768B (zh) | 一维珊瑚状NiS/Ni3S4@PPy@MoS2吸波剂、制备方法及应用 | |
| CN114031962B (zh) | 一种Ag-Cu NWs/rGO为导电层的水性环氧树脂电磁屏蔽涂层及其制备方法 | |
| CN114073919B (zh) | 碳-磁性金属弥散型中空复合微球及其制备方法和应用 | |
| CN108408756B (zh) | 具有多级核壳结构的二氧化铈微球及其制备方法和应用 | |
| CN113423256A (zh) | 一种复合吸波材料及其制备方法和应用 |
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 |