CN116063846A - 一种吸波材料的制备方法 - Google Patents
一种吸波材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116063846A CN116063846A CN202310303768.5A CN202310303768A CN116063846A CN 116063846 A CN116063846 A CN 116063846A CN 202310303768 A CN202310303768 A CN 202310303768A CN 116063846 A CN116063846 A CN 116063846A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- wave
- stirring
- absorbing material
- polyaniline
- 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.)
- Pending
Links
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 35
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000001694 spray drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 7
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 8
- 230000002572 peristaltic effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000007921 spray Substances 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
- IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N hydrazine monohydrate Substances O.NN IKDUDTNKRLTJSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 claims description 4
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 claims description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Substances N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 claims description 2
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims description 2
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 2
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 2
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H iron(3+) sulfate Chemical compound [Fe+3].[Fe+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O RUTXIHLAWFEWGM-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000360 iron(III) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 150000002505 iron Chemical class 0.000 claims 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 23
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 13
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 5
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 5
- 239000000047 product Substances 0.000 description 5
- PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N Aniline Chemical compound NC1=CC=CC=C1 PAYRUJLWNCNPSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 238000013332 literature search Methods 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012188 paraffin wax Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
- C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/01—Magnetic additives
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及电磁屏蔽吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将氧化石墨烯与聚苯胺分散于水中，超声搅拌得到溶液A；(2)将二价铁盐和三价铁盐溶于水中，搅拌后得到溶液B；(3)将溶液A和溶液B混合搅拌均匀，并在保护气氛下加热搅拌，得到溶液C；(4)调溶液C的pH至碱性，加入还原剂，搅拌均匀得到溶液D；(5)将溶液D离心、洗涤得到复合材料，将复合材料分散于水中，搅拌均匀后进行喷雾干燥，得吸波材料成品。本发明以简单的分散液混合的方式得到石墨烯与线状聚苯胺互相连接的导电结构网络，制备方法简单，同时可大幅度提高吸波材料成品的吸波效能。
Description
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽吸波材料技术领域，具体涉及一种吸波材料的制备方法。
背景技术
随着通讯设备和信息技术的迅速发展，电磁辐射问题日渐严重，甚至已经严重影响到人们的日常生活，成为了继水污染，光污染等之外的一种新的社会公害。为了解决电磁污染问题，越来越多的科学家和科研工作者投身到电磁屏蔽材料开发的行列，电磁屏蔽及吸波材料也日益受到重视。常见的电磁屏蔽材料主要有金属材料、碳材料、导电高分子材料，以及它们的复合材料。金属材料由于具有高电导率和电磁辐射反射系数，常用于电磁屏蔽，但其存在质量重，易腐蚀以及加工性能差等缺点。理想的电磁屏蔽及吸波材料要求具有轻、薄、宽、强的特点，单一类型的材料很难同时满足要求，因此需将不同特性的材料进行复合来得到增强性能的材料。由此可见，电磁屏蔽复合材料的研发制备变得更加有意义。
石墨烯自2004年被发现以来，凭借其高导电、高强度、高导热、大比表面积等一系列优异特性，被全世界科学家热烈追捧。特别是其片状结构以及良好的导电导热性能，使石墨烯成为具有优异电磁屏蔽材料的潜质。在磁性组分中，Fe3O4纳米结构因其独特的特性，如适度的饱和磁化强度，居里温度高，良好的热稳定性和高化学稳定性等，吸引了广泛的兴趣，成为电磁波吸收剂首选材料。但是，四氧化三铁密度高且比表面积小，这限制了他的单独作为吸波材料的应用。为了避免四氧化三铁的缺点，发挥其优点，将其与具有优异特性的石墨烯等材料结合，制备复合材料，从而充分发挥两种材料的优势。因此，将石墨烯片装饰有Fe3O4的纳米材料可用作电磁波吸收剂，从而在电磁屏蔽领域发挥巨大作用。两者的结合可以发挥各自的优势：石墨烯的加入有利于电磁波的吸收和衰减；其次，四氧化三铁的加入可以增强石墨烯的铁磁性，使复合材料兼具磁损耗和电损耗，有利于实现电磁匹配；最后，四氧化三铁的反射损耗一般发生在较低频段，而石墨烯的反射损耗通常位于高频区，两种材料的复合还有利于吸收频带的拓宽。因此，将两种材料复合制备电磁屏蔽材料是非常有意义的。
经过文献检索，可以发现不少科研工作是围绕石墨烯负载四氧化三铁来准备电磁屏蔽及吸波材料来进行的。文献Lightweight reduced graphene oxide-Fe3O4nanoparticle composite in the quest for an excellent electromagneticinterference shielding material报道了rGO-Fe3O4纳米颗粒复合物，实际屏蔽效果高达55dB。说明了这种材料在很宽的频率范围内显示屏蔽效果的显着性，这也证明了石墨烯负载四氧化三铁在电磁屏蔽方面的可靠性。在此基础之上，要进一步提高电磁屏蔽效能，同时降低生产成本，是目前电磁屏蔽行业亟需解决的问题。
作为一种导电聚合物，聚苯胺由于其良好的环境稳定性、可控的电导率以及低成本、易制备等优点而受到广泛关注。由于其在微波频段具有较高的电导率，使其成为一种重要的导电聚合物，应用于电磁屏蔽领域。
由此可见，石墨烯、四氧化三铁、聚苯胺三相材料均可为电磁屏蔽材料所用。聚苯胺是纳米纤维状的，接近线状，石墨烯是片状结构，线状结构与石墨烯片状材料相互连接构建出一个导电网络，提高复合材料的导电性能，从而提高材料的电磁屏蔽效能。文献Nanostructured graphene/Fe3O4 incorporated polyaniline as a high performanceshield against electromagnetic pollution报道了三维结构由化学修饰的石墨烯/四氧化三铁掺入的聚苯胺组成。通过在氧化石墨烯悬浮液中原位生成四氧化三铁纳米粒子，然后通过水合肼进行还原，再与苯胺进行原位聚合以形成聚苯胺复合物。这种复合材料具有较高的介电损耗(ε”＝30)和磁损耗(μ”＝0.2)，并导致26dB的微波吸收值(衰减>99.7％)，提供了较好的电磁吸波效能。文献Superparamagnetic Fe3O4 nanoparticles ongraphene–polyaniline:Synthesis,characterization and their excellentelectromagnetic absorption properties介绍了石墨烯-聚苯胺-四氧化三铁三元纳米复合物通过两步法制备：以石墨烯为基底，苯胺的化学氧化聚合反应，然后通过共沉淀法原位生成磁性四氧化三铁纳米粒子。三元纳米复合材料的最大反射损耗在11.4GHz，吸收层厚度为2.5mm时高达43.9dB。上述制备方法工艺流程较为复杂，得到产品电磁屏蔽性能不甚理想。
发明内容
针对制备方法复杂、产品性能不佳等技术问题，本发明提供一种吸波材料的制备方法，以简单的分散液混合的方式得到石墨烯与线状聚苯胺互相连接的导电结构网络，制备方法简单，同时可大幅度提高吸波材料成品的吸波效能。
本发明提供一种吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氧化石墨烯与聚苯胺分散于水中，超声搅拌得到溶液A；
(2)将二价铁盐和三价铁盐溶于水中，搅拌后得到溶液B；
(3)将溶液A和溶液B混合搅拌均匀，并在保护气氛下加热搅拌，得到溶液C；
(4)调溶液C的pH至碱性，加入还原剂，搅拌均匀得到溶液D；
(5)将溶液D离心、洗涤得到复合材料，将复合材料分散于水中，搅拌均匀后进行喷雾干燥，得吸波材料成品。
进一步的，步骤(1)中，氧化石墨烯为片状，片径为5～50μm；聚苯胺为纤维状，长度为1～20μm。
进一步的，步骤(2)中，二价铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或两种。
进一步的，步骤(2)中，三价铁盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁一种或多种组合。
进一步的，步骤(2)中，三价铁盐和二价铁盐的摩尔比为1～5：1。
进一步的，步骤(3)中，保护气氛为氮气，加热温度为40～200℃，搅拌时间为1～10h。
进一步的，步骤(4)中，调溶液C的pH值为8～11。
进一步的，步骤(4)中，还原剂为水合肼、抗坏血酸、葡萄糖中的一种。
进一步的，步骤(5)中，喷雾干燥的工艺条件为，喷雾干燥机进风口温度为100～300℃，蠕动速度为10～100rpm。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供的制备方法通过简单的分散液混合得到片状石墨烯与线状聚苯胺互相连接的导电结构网络，方法简单且提高了吸波材料的吸波效能；
(2)本发明提供的制备方法在导电结构基础上合成四氧化三铁磁性材料，不仅提供了磁损耗，还可以在一定程度上固定导电网络，使之连接更牢固，进一步提高吸波材料的吸波效能；
(3)本发明提供的制备方法，通过喷喷雾干燥使复合材料的水快速蒸发，表面张力收缩，使石墨烯和聚苯胺形成褶皱，形成带孔球状结构，该结构可以使入射电磁波进行多重反射，大幅度增加电磁损耗，提高了吸波效能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式实施例1制得吸波材料的SEM扫描电镜图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种吸波材料的制备方法，包括如下步骤：
将0.2g片状氧化石墨烯(片径为5～50μm)粉末与0.4g聚苯胺纳米纤维(长度为1～20μm)粉末分散于300mL去离子水中，搅拌30分钟，超声10分钟，以使得石墨烯与聚苯胺得到良好的分散效果。取13.2gFeCl3和6.4gFeCl2金属铁盐颗粒溶于另300mL去离子水中，搅拌20分钟后得到充分溶解的金属铁盐溶液。将两个溶液混合，并在氮气气氛下进行加热搅拌4小时，加热温度为120℃，搅拌时间为6h，然后冷却至室温。将反应后的混合液通过氨水调节至碱性pH值为8，加入还原剂(抗坏血酸)进行氧化石墨烯的还原，得到还原氧化石墨烯-聚苯胺-四氧化三铁复合材料混合液。将混合液进行离心，并将制得的黑色沉淀物用蒸馏水彻底漂洗几次。复合材料分散于水中，搅拌均匀后进行喷雾干燥，喷雾干燥的工艺条件为，喷雾干燥机进风口温度为200℃，蠕动速度为60rpm，得吸波材料成品。
将实施例1所得样品与石蜡以3:7的混合比例混合后压制成外径为7mm内径为3mm的圆环，通过矢量网络分析仪进行反射损耗测试，最终得到吸波效能。经测试得到，通过使用一种简单的方法成功地合成了一种优良的电磁屏蔽复合材料，电磁屏蔽值达到了32dB，并显示出了出色的电磁衰减值。
本发明石墨烯与聚苯胺纳米纤维相互连接形成线面导电网络，四氧化三铁分布于导电网络上。通过喷雾干燥工艺使复合材料形成球状结构，由于三元材料不同维度的结构，会在喷雾干燥过程中形成孔状结构。图1示出了本实施例制得复合吸波材料的SEM扫描电镜图，可以看出，复合吸波材料呈近似球状，且具有孔隙。
实施例2
将0.1g片状氧化石墨烯(片径为5～50μm)分散于去离子水中，然后与0.2g聚苯胺纳米纤维(长度为1～20μm)分散液进行混合搅拌，搅拌20分钟后进行10分钟的超声分散，得到分散均匀的氧化石墨烯/聚苯胺分散液。称取0.69gFeSO4与0.99gFe2(SO4)3搅拌分散于去离子水中，将两个分散液进行混合，在氮气气氛中进行充分的搅拌，加热搅拌温度为60℃。在持续搅拌的同时用1MNH4·OH溶液缓慢沉淀，保持pH值为10。搅拌3小时后，向反应溶液中加入水合肼，并在进一步搅拌下将温度升至80℃，搅拌5小时。将所得溶液冷却至室温，得到石墨烯-四氧化三铁-聚苯胺三相复合材料混合液。最后，通过用乙醇，蒸馏水洗涤并在真空下于60℃干燥24小时，从而获得还原氧化石墨烯/四氧化三铁/聚苯胺纳米复合材料。将制得的复合材料分散于一定量的去离子水中，搅拌均匀后进行喷雾干燥，喷雾干燥机进风口温度为100℃，蠕动速度为10rpm，得到球状结构的吸波材料。
经检测，本实施例制备得到的复合材料在11.2GHz处显示最强的反射损耗，为-42.3dB，匹配厚度为3mm，相应的吸收带宽(RL<-10dB)为3.2GHz。
实施例3
将100mL浓度为1.0wt％的氧化石墨烯悬浮液稀释至200mL，同时加入聚苯胺粉末，并超声处理30分钟。将1.0M FeCl2·4H2O和2.0M FeCl3的溶液缓慢添加到氧化石墨烯/聚苯胺混合溶液中，在氮气气氛中进行充分的搅拌，加热搅拌温度为100℃，并在持续搅拌的同时用1M NH4·OH溶液缓慢沉淀，保持pH值为11。搅拌10小时后，用10mL氯化钠向反应溶液中加入水合肼，并在进一步搅拌下将温度升至80℃，搅拌5小时。将所得溶液冷却至室温，离心后并用蒸馏水彻底洗涤。将洗涤干净的复合材料重新分散于去离子水中进行喷雾干燥，喷雾干燥机进风口温度为300℃，蠕动速度为100rpm，从而得到复合吸波材料。
由于聚苯胺和装饰有四氧化三铁的石墨烯之间的固态电荷转换，导致界面极化增强，并有助于更高的微波吸收率。纳米复合材料在12.4–18GHz范围内显示出强大的微波吸收特性，在15GHz时电磁屏蔽吸收值为26dB，反射损耗为6dB。石墨烯/四氧化三铁/聚苯胺复合材料的高吸收性能主要来自高介电损耗和磁损耗。因此，具有石墨烯/四氧化三铁杂化物的聚苯胺纳米复合材料作为一种新型护套材料，具有良好的性能，可用于高频范围内的电磁污染，并保持强吸收性。
实施例4
通过超声将氧化石墨烯和聚苯胺分散在去离子水中30分钟。FeSO4·7H2O(0.18g)和FeCl3·6H2O(0.35g)通过搅拌也充分溶解在去离子水中。然后，向氧化石墨烯/聚苯胺混合液中加入上述溶液并均匀搅拌。将混合液转移至具有氮气保护氛围的加热搅拌装置中进行反应，加热温度为40℃，搅拌时间为1h。待冷却至室温后，用NaOH溶液调节pH至10，再加入抗坏血酸后进行还原，得到稳定的均质乳液。将获得的复合物混合液分别用乙醇和蒸馏水洗涤两次，然后将复合材料分散在800mL蒸馏水中，进行喷雾干燥，喷雾干燥机进风口温度为200℃，蠕动速度为50rpm，得到球状吸波材料。
经检测，本实施例所得石墨烯/四氧化三铁/聚苯胺复合材料在14.4GHz时的微波吸收性能高达28.2dB，而10dB以下的吸收带宽为5.4GHz(从12.6至18GHz)，厚度为2mm，展示了良好的电磁波吸波效能。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种吸波材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氧化石墨烯与聚苯胺分散于水中，超声搅拌得到溶液A；
(2)将二价铁盐和三价铁盐溶于水中，搅拌后得到溶液B；
(3)将溶液A和溶液B混合搅拌均匀，并在保护气氛下加热搅拌，得到溶液C；
(4)调溶液C的pH至碱性，加入还原剂，搅拌均匀得到溶液D；
(5)将溶液D离心、洗涤得到复合材料，将复合材料分散于水中，搅拌均匀后进行喷雾干燥，得吸波材料成品。
2.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，氧化石墨烯为片状，片径为5～50μm；聚苯胺为纤维状，长度为1～20μm。
3.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，二价铁盐为氯化亚铁、硫酸亚铁中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，三价铁盐为氯化铁、硫酸铁或硝酸铁一种或多种组合。
5.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，三价铁盐和二价铁盐的摩尔比为1～5：1。
6.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，保护气氛为氮气，加热温度为40～200℃，搅拌时间为1～10h。
7.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，调溶液C的pH值为8～11。
8.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，还原剂为水合肼、抗坏血酸、葡萄糖中的一种。
9.如权利要求1所述的吸波材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，喷雾干燥的工艺条件为，喷雾干燥机进风口温度为100～300℃，蠕动速度为10～100rpm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310303768.5A CN116063846A (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 一种吸波材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310303768.5A CN116063846A (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 一种吸波材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116063846A true CN116063846A (zh) | 2023-05-05 |
Family
ID=86183964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310303768.5A Pending CN116063846A (zh) | 2023-03-22 | 2023-03-22 | 一种吸波材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116063846A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118019311A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-05-10 | 黑龙江工程学院 | 一种同时具有光电磁性能的电磁屏蔽材料的制备方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102321254A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-18 | 西安交通大学 | 一种高浓度石墨烯-聚苯胺纳米纤维复合分散液及复合膜的制备方法 |
| CN103450843A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-12-18 | 安徽大学 | 一种三维结构的还原氧化石墨烯/四氧化三铁复合吸波水凝胶的制备方法 |
| CN104163919A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-26 | 北京科技大学 | 聚苯胺/氧化石墨烯/四氧化三铁吸波材料及制备方法 |
| CN105879846A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 冯云 | 一种纳米介孔材料 |
| KR20160137415A (ko) * | 2015-05-22 | 2016-11-30 | 주식회사 엘지화학 | 그래핀-자성입자 복합체의 제조 방법 |
| CN106572626A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-04-19 | 无锡市明盛强力风机有限公司 | 一种改进基底的吸波材料 |
| CN106753237A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-31 | 深圳大学 | 一种石墨烯/四氧化三铁复合吸波材料及其制备方法 |
| CN108435133A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-08-24 | 吉林大学 | 一种可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料及其制备方法 |
| CN109467928A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-15 | 圣盟（廊坊）新材料研究院有限公司 | 一种石墨烯/聚合物导电复合材料的制备方法 |
| CN111154258A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-15 | 钢铁研究总院 | 一种可调节吸波性能的三元纳米复合材料及其制备方法 |
| RU2725822C1 (ru) * | 2019-07-09 | 2020-07-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ получения нанокомпозиционного сорбционного материала на основе графена и наночастиц оксида железа |
-
2023
- 2023-03-22 CN CN202310303768.5A patent/CN116063846A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102321254A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-01-18 | 西安交通大学 | 一种高浓度石墨烯-聚苯胺纳米纤维复合分散液及复合膜的制备方法 |
| CN103450843A (zh) * | 2013-08-14 | 2013-12-18 | 安徽大学 | 一种三维结构的还原氧化石墨烯/四氧化三铁复合吸波水凝胶的制备方法 |
| CN104163919A (zh) * | 2014-07-25 | 2014-11-26 | 北京科技大学 | 聚苯胺/氧化石墨烯/四氧化三铁吸波材料及制备方法 |
| CN105879846A (zh) * | 2015-01-12 | 2016-08-24 | 冯云 | 一种纳米介孔材料 |
| KR20160137415A (ko) * | 2015-05-22 | 2016-11-30 | 주식회사 엘지화학 | 그래핀-자성입자 복합체의 제조 방법 |
| CN106572626A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-04-19 | 无锡市明盛强力风机有限公司 | 一种改进基底的吸波材料 |
| CN106753237A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-05-31 | 深圳大学 | 一种石墨烯/四氧化三铁复合吸波材料及其制备方法 |
| CN108435133A (zh) * | 2018-04-17 | 2018-08-24 | 吉林大学 | 一种可磁性分离的氧化石墨烯负载铁锰复合氧化物除砷材料及其制备方法 |
| CN109467928A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-15 | 圣盟（廊坊）新材料研究院有限公司 | 一种石墨烯/聚合物导电复合材料的制备方法 |
| RU2725822C1 (ru) * | 2019-07-09 | 2020-07-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тамбовский государственный технический университет" (ФГБОУ ВО "ТГТУ") | Способ получения нанокомпозиционного сорбционного материала на основе графена и наночастиц оксида железа |
| CN111154258A (zh) * | 2019-12-27 | 2020-05-15 | 钢铁研究总院 | 一种可调节吸波性能的三元纳米复合材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 史萍萍: "还原氧化石墨烯/四氧化三铁/聚苯胺吸波防腐纳米复合材料的制备及研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑 (月刊)》, no. 6, 15 June 2018 (2018-06-15), pages 018 - 20 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118019311A (zh) * | 2024-01-26 | 2024-05-10 | 黑龙江工程学院 | 一种同时具有光电磁性能的电磁屏蔽材料的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108251053B (zh) | 石墨烯铁氧体聚合物三元纳米复合吸波材料及其制备方法 | |
| Hosseini et al. | Polyaniline/Fe3O4 coated on MnFe2O4 nanocomposite: Preparation, characterization, and applications in microwave absorption | |
| CN104448305A (zh) | 一种纳米复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN109005660B (zh) | 钴纳米颗粒与还原氧化石墨烯电磁波吸收材料制备方法 | |
| CN107949266A (zh) | 一种三维多孔花状结构钴/碳纳米复合电磁波吸收材料及其制备方法 | |
| Luo et al. | Preparation and excellent electromagnetic absorption properties of dendritic structured Fe3O4@ PANI composites | |
| CN111748317B (zh) | 一种花瓣状四氧化三铁基复合吸波剂及其制备方法与吸波材料 | |
| Pang et al. | Facile synthesis of a hierarchical multi-layered CNT-NiFe2O4@ MnO2 composite with enhanced microwave absorbing performance | |
| CN105436498A (zh) | 一种多孔镍-碳纳米复合微球电磁波吸收材料及其制备方法与应用 | |
| CN114195197B (zh) | 一种磁性多孔碳复合物及其制备方法与应用 | |
| CN107840324B (zh) | 一种轻质、柔性石墨烯基多元复合吸波膜及其制备方法 | |
| CN116063846A (zh) | 一种吸波材料的制备方法 | |
| Li et al. | Preparation, characterization and microwave absorption properties of porous nickel ferrite hollow nanospheres/helical carbon nanotubes/polypyrrole nanowires composites | |
| CN110028930B (zh) | 一种HalS-Fe3O4@C复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107541185B (zh) | 锌掺杂铁氧体/碳纳米管吸波材料及其制备方法 | |
| Chen et al. | Facile synthesis and microwave-absorption properties of organic–inorganic CoFe2O4/polyaniline nanocomposites with embedded structure | |
| CN109699165B (zh) | 三维多孔氧化锰-钴复合电磁波吸收材料及其制备方法与应用 | |
| CN108530100B (zh) | 一种碳基吸波膜及制备方法 | |
| CN117477237A (zh) | 表面包覆处理的电磁波低频复合吸收剂及其制备方法 | |
| CN110205097B (zh) | 一种三元复合吸波材料及其制备方法 | |
| CN109971420B (zh) | 一维二氧化锆/碳纳米管纳米复合材料的制备方法及应用 | |
| CN111234776A (zh) | 一种实心Fe3O4@C超结构微球吸波材料及其制备方法和应用 | |
| CN116017966A (zh) | 一种具有单分散性宽频微波吸收的磁性纳米链及其制备方法和应用 | |
| CN114479762B (zh) | 磁性金属/金属氧化物/碳纳米复合材料、其制备方法及应用 | |
| CN113423255B (zh) | 核壳结构Ti4O7/磁性金属复合吸收剂及其制备方法 |
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 |