专利名称：一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种石墨烯负载磁性颗粒钡铁氧体的制备方法。
背景技术：
石墨烯是单原子厚度的碳原子层，作为一种新型碳材料，其在力学、量子和电学方面具有独特的性质，自2004年被发现以来已成为重要的研究热点。石墨烯是一种典型的介电损耗型吸波材料，并且其质量轻，使其在电磁吸波领域有很大的研究潜力；在《石墨烯/Fe3O4复合材料的制备及电磁波吸收性能》中采用石墨烯和Fe3O4制备得到石墨烯/Fe3O4复合材料，石墨烯/Fe3O4复合材料中因为加入了 Fe3O4增强石墨烯电磁吸波能力，但是该方法采用水合肼作为还原剂，水合肼是剧毒化学物质，因此还原过程存在较大的毒性危害，增加制备成本，提高操作难度。
发明内容
本发明的目的是要解决现有制备石墨烯/Fe3O4复合材料过程存在毒性危害的问题，而提供一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料及其制备方法。一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料由钡铁氧体悬浮液和浓度为0.5mol/L"5mol/L的氧化石墨水分散液制备而成，所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为O. 5mol/L^5mol/L的氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9: (Γ2)。一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的一、制备氧化石墨水分散液将氧化石墨放入去离子水中进行超声分散，即得到浓度为O. 5mol/L 5mol/L的氧化石墨水分散液；二、制备钡铁氧体悬浮液将粒度为50ηπΓ2 μ m的钡铁氧体放入去离子水中进行超声分散，即得到超声分散均匀的钡铁氧体悬浮液；三、超声处理将钡铁氧体悬浮液加入浓度为O. 5mol/L 5mol/L的氧化石墨水分散液中进行超声分散，即得到超声共混物；四、水热处理将超声共混物转移至反应釜中进行水热处理，得到还原产物；五、干燥处理还原产物先采用去离子水进行洗涤至滤液PH值为6 7为止，洗涤后的还原产物进行干燥处理，即得到石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料；步骤二中所述的钡铁氧体与去离子水的质量比为(O. 0015、. 0135) : I ;步骤三中所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为O. 5mol/L^5mol/L氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9: (Γ2)。本发明优点一、本发明没有采用水合肼作为还原剂，避免了水合肼毒性危害，降低操作成本，降低操作难度，达到无毒害操作，具有环保无污染的优点；二、本发明利用了钡铁氧体晶体结构稳定，分散在氧化石墨烯表面，氧化石墨在水热条件下还原为石墨烯的同时负载钡铁氧体，采用扫描电子显微镜表征本发明制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的形貌，采用矢量网络分析仪的方法评价本发明制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的吸波性能，可知本发明制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料具有优异吸波性能，因此本发明制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料在电磁波吸收材料领域有很好的应用前景。
图I是试验一制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的SEM图；图2是试验一制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中A表示厚度为O. 5mm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中B表不厚度为1_的本试验制备石墨稀/锁铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中C表不厚度为I. 5mm的本试验制备石墨稀/锁铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中D表示厚度为2mm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图。
具体实施例方式具体实施方式
一本实施方式是一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料，石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料由钡铁氧体悬浮液和浓度为O. 5mol/r5mol/L的氧化石墨水分散液制备而成。
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本实施方式所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为O. 5mol/L"5mol/L的氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9: (Γ2)。钡铁氧体是典型的磁损耗型吸波材料，吸波性能较好，但密度较大。采用扫描电子显微镜表征本实施方式所述的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的形貌，采用矢量网络分析仪的方法评价石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的吸波性能，可知本实施方式所述的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料具有优异吸波性能，因此本实施方式所述的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料在电磁波吸收材料领域有很好的应用前景。
具体实施方式
二 本实施方式是一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的一、制备氧化石墨水分散液将氧化石墨放入去离子水中进行超声分散，即得到浓度为O. 5mol/r5mol/L的氧化石墨水分散液；二、制备钡铁氧体悬浮液将粒度为50ηπΓ2 μ m的钡铁氧体放入去离子水中进行超声分散，即得到超声分散均匀的钡铁氧体悬浮液；三、超声处理将钡铁氧体悬浮液加入浓度为O. 5mol/L"5mol/L的氧化石墨水分散液中进行超声分散，即得到超声共混物；四、水热处理将超声共混物转移至反应釜中进行水热处理，得到还原产物；五、干燥处理还原产物先采用去离子水进行洗涤至滤液PH值为6 7为止，洗涤后的还原产物进行干燥处理，即得到石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料。本实施方式步骤二中所述的钡铁氧体与去离子水的质量比为(O. 0015 O. 0135) :1。本实施方式步骤三中所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为O. 5mol/L飞mol/L氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9: (Γ2)。本实施方式所述的氧化石墨是以天然鳞片石墨为原料,通过Hmnmers法制备而成的。钡铁氧体是典型的磁损耗型吸波材料，吸波性能较好，但密度较大。本实施方式没有采用水合肼作为还原剂，避免了水合肼毒性危害，降低操作成本，降低操作难度，达到无毒害操作，具有环保无污染的优点。本实施方式利用了钡铁氧体晶体结构稳定，分散在氧化石墨烯表面，氧化石墨在水热条件下还原为石墨烯的同时负载钡铁氧体，采用扫描电子显微镜表征本实施方式制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的形貌，采用矢量网络分析仪的方法评价本实施方式制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的吸波性能，可知本实施方式制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料具有优异吸波性能，因此本实施方式制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料在电磁波吸收材料领域有很好的应用前景。
具体实施方式
三本实施方式与具体实施方式
二的不同点是步骤一中所述的超声分散具体操作如下在频率为20KHz IOOKHz的超声辅助下超声分散60mirT300min。其他与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四本实施方式与具体实施方式
二或三之一不同点是步骤二中所述的超声分散具体操作如下在频率为20KHz IOOKHz的超声辅助下超声分散30mirTl20min。其他与具体实施方式
二或三相同。 具体实施方式
五本实施方式与具体实施方式
二至四之一不同点是步骤三中所述的超声分散具体操作如下在频率为20KHz 100KHz的超声辅助下超声分散60mirTl20min。其他与具体实施方式
二至四相同。
具体实施方式
六本实施方式与具体实施方式
二至五之一不同点是步骤四中所述的水热处理具体操作如下在温度为120°C 200°C下水热处理5tTl0h。其他与具体实施
方式二至五相同。
具体实施方式
七本实施方式与具体实施方式
二至六之一不同点是步骤五中所述的干燥处理具体操作如下在温度为40°C 150°C下干燥处理5tT30h。其他与具体实施方式
二至六相同。采用下述试验验证本发明效果试验一一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的一、制备氧化石墨水分散液将氧化石墨放入去离子水中进行超声分散，即得到浓度为I. 5mol/L的氧化石墨水分散液；二、制备钡铁氧体悬浮液将粒度为50ηπΓ2 μ m的钡铁氧体放入去离子水中进行超声分散，即得到超声分散均匀的钡铁氧体悬浮液；三、超声处理将钡铁氧体悬浮液加入浓度为I. 5mol/L的氧化石墨水分散液中进行超声分散，即得到超声共混物；四、水热处理将超声共混物转移至反应釜中进行水热处理，得到还原产物；五、干燥处理还原产物先采用去离子水进行洗涤至滤液PH值为6. 5为止，洗涤后的还原产物进行干燥处理，即得到石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料。本试验步骤二中所述的钡铁氧体与去离子水的质量比为O. 0135: I。本试验步骤三中所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为I. 5mol/L氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9:1. 5。本试验步骤一中所述的超声分散具体操作如下在频率为60KHz的超声辅助下超声分散120min。本试验步骤二中所述的超声分散具体操作如下在频率为60KHz的超声辅助下超声分散60min。本试验步骤三中所述的超声分散具体操作如下在频率为60KHz的超声辅助下超声分散60min。本试验步骤四中所述的水热处理具体操作如下在温度为180°C下水热处理10h。
本试验步骤五中所述的干燥处理具体操作如下在温度为80°C下干燥处理10h。采用扫描电子显微镜表征本试验制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的形貌，如图I所示，图I是本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的SM图，通过图I可知本试验制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料形成了石墨烯包覆钡铁氧体的结构。采用矢量网络分析仪的方法评价厚度为O. 5mm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料、厚度为Imm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料、厚度为I. 5mm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料和厚度为2_的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料吸波性能，如图2所示，图2是本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中A表示厚度为O. 5mm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中B表示厚度为1_的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中C表示厚度为I. 5mm的本试验制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，图中D 表不厚度为2mm的本试验制备石墨稀/锁铁氧体复合吸波材料的反射损耗与测试频率关系曲线图，通过图2在2 18GHz测试范围内，随着测试样品厚度的增加，反射损耗的吸收峰向低频移动，在12. 74GHz处，厚度为2. Omm复合样品的反射损耗峰值为_22. 09dB, RL〈_10dB的有效带宽为4. OGHz (11. 13 15. 13GHz)，能有效的吸该频段的电磁波。
权利要求
1.一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料，其特征在于石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料由钡铁氧体悬浮液和浓度为O. 5mol/r5mol/L的氧化石墨水分散液制备而成，所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为O. 5mol/L^5mol/L的氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9:(广2)。
2.如权利要求I所述的一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于石< 墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法是按以下步骤完成的一、制备氧化石墨水分散液将氧化石墨放入去离子水中进行超声分散，即得到浓度为O. 5mol/L^5mol/L的氧化石墨水分散液；二、制备钡铁氧体悬浮液将粒度为50ηπΓ2 μ m的钡铁氧体放入去离子水中进行超声分散，即得到超声分散均匀的钡铁氧体悬浮液；三、超声处理将钡铁氧体悬浮液加入浓度为O. 5mol/L 5mol/L的氧化石墨水分散液中进行超声分散，即得到超声共混物；四、水热处理将超声共混物转移至反应釜中进行水热处理，得到还原产物；五、干燥处理还原产物先采用去离子水进行洗涤至滤液PH值为6 7为止，洗涤后的还原产物进行干燥处理，即得到石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料；步骤二中所述的钡铁氧体与去离子水的质量比为(O. 0015、. 0135) : I ;步骤三中所述的钡铁氧体悬浮液中钡铁氧体与浓度为O. 5mol/L飞mol/L氧化石墨水分散液中氧化石墨的质量比为9: (Γ2)。
3.根据权利要求2所述的一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述的超声分散具体操作如下在频率为20KHz IOOKHz的超声辅助下超声分散 60min 300min。
4.根据权利要求2所述的一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述的超声分散具体操作如下在频率为20KHz IOOKHz的超声辅助下超声分散 30min 120min。
5.根据权利要求2所述的一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述的超声分散具体操作如下在频率为20KHz 100KHz的超声辅助下超声分散 60min 120min。
6.根据权利要求2所述的一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤四中所述的水热处理具体操作如下在温度为120°C 200°C下水热处理5tTl0h。
7.根据权利要求2、3、4、5或6所述的一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料的制备方法，其特征在于步骤五中所述的干燥处理具体操作如下在温度为40°C 150°C下干燥处理5tT30h。
全文摘要
一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料及其制备方法，它涉及一种石墨烯负载磁性颗粒钡铁氧体的制备方法。本发明的目的是要解决现有制备石墨烯/Fe3O4复合材料过程存在毒性危害的问题。一种石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料由钡铁氧体悬浮液和氧化石墨水分散液制备而成；方法一、制备氧化石墨水分散液；二、制备钡铁氧体悬浮液；三、超声处理；四、水热处理；五、洗涤干燥处理。优点一、降低操作成本，降低操作难度，达到无毒害操作，具有环保无污染的优点；二、本发明制备的石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料具有优异吸波性能，在电磁波吸收材料领域有很好的应用前景。本发明主要用于制备石墨烯/钡铁氧体复合吸波材料。
文档编号C09K3/00GK102876288SQ20121042059
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者王亚明, 巩艳秋, 曹建云, 周玉, 贾德昌, 欧阳家虎 申请人:哈尔滨工业大学