一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料及其制备方法、石墨烯基吸波材料技术

本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料，包括羰基铁和复合在所述羰基铁表面的氧化石墨烯层；所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料具有核壳结构。本发明专利技术采用了氧化石墨烯和羰基铁的组合方式，利用氧化石墨烯表面存在大量含氧基团，更有利于与羰基铁进行化学结合，更采用特定的复合工艺，得到了氧化石墨烯包覆在羰基铁表面，形成特殊核壳结构的吸波体结构，提高了氧化石墨烯和羰基铁的分散性能，氧化石墨烯不团聚，产品复合均匀，将两种材料的优势更有效的进行结合，使得氧化石墨烯/羰基铁复合吸波材料具有优异的电磁吸收性能，在电磁波吸收领域具有良好的应用前景，更有利于工业化大生产的应用和推广。

A kind of graphene oxide / carbonyl iron composite material and its preparation method, graphene based absorbing material

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料及其制备方法、石墨烯基吸波材料
本专利技术属于吸波材料
，涉及一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料及其制备方法、吸波材料，尤其涉及一种氧化石墨烯/羰基铁复合吸波材料及其制备方法、石墨烯基吸波材料。
技术介绍
当今科学技术的迅猛发展，使得电子产品广泛普及，极大的方便了人们的生活。而随着微波和通讯技术的飞速发展，日趋严峻的电磁污染对环境和生物安全的威胁日益被人们重视，且不容忽视，成为继大气污染、水污染和噪声污染之后的第四大污染，在现代家庭中，电磁波在为人们造福的同时，也随着“电子烟雾”的作用，直接或间接地危害人体健康。电磁辐射的防护与屏蔽受到了全社会的普遍关注，因而，对于高效吸波材料的研究与开发，成为了业界研究的热点。此外，高效吸波材料的研究对武器装备的隐身、武器系统生存能力的提升也具有重要的意义。所以，制备新型的吸波材料并且在尽可能宽的电磁波范围内具有优异的电磁波吸收能力成为人类不可忽视的重要课题。石墨烯是紧密堆积成二维六方蜂窝状晶格结构的单层碳原子，各碳原子之间以sp2杂化方式相连。微观上，单层石墨烯薄膜并非二维的扁平结构，而是具有“纳米尺度上”稳定的微波状的单层结构，是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体；宏观上，石墨烯可以翘曲成零维的富勒烯，卷成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨。石墨烯独特的二维周期蜂窝状点阵结构中稳定的碳六元环的存在，赋予了其优异的性能：单层石墨烯的厚度仅为0.35nm，是目前已知最轻最薄的材料；室温下电子迁移率为2×105cm2·V-1·s-1，是光速的1/300，理论比表面积能够达到2630m2·g-1，全波段光吸收只有2.3％，热导率高达5000W·m-1·K-1，杨氏模量超过1100GPa，抗拉强度超过130GPa，且韧性非常好，当施加外部机械力时，碳原子会通过弯曲变形来适应外力，而不必使碳原子重新排列，这样就保持了结构的稳定。这些特征使得它非常适合用于多种学科和领域。特别是石墨烯具有很高的介电常数，在电磁场中会被外磁场极化，而石墨烯内部电偶极子随电场运动而发生弛豫，消耗部分电能而使电介质本身发热，即在外部电磁场中易于被极化产生介电损耗。因而，在吸波材料领域内具有广阔的应用前景。但是单一的石墨烯片层易被电磁波穿透而失去电磁波吸收能力，同时，单一的高介电损耗也会导致阻抗匹配的困难。所以通过将石墨烯与其他电磁吸收材料进行复合，可以使电磁波透入复合材料后受到量子点阵间势垒作用以及空间位阻效应的阻碍延缓电磁波的直接透过，从而起到降低电磁波频率效果。但同时，石墨烯自身易团聚的缺陷，同样影响了其在吸波材料领域内的应用。因此，如何找到一种合适的石墨烯复合材料，不仅具有优异的吸波性能，而且能够保证石墨烯类材料均匀分散，不团聚，已成为诸多业内厂商和一线研发人员亟待解决的重要问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料及其制备方法、吸波材料，特别是一种氧化石墨烯/羰基铁复合吸波材料，本专利技术提供的氧化石墨烯/羰基铁复合材料具有特殊吸波体结构，大大提高了氧化石墨烯的分散性，减少了团聚的发生，混合均匀，具有优异的吸波综合性能。本专利技术提供了一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料，包括羰基铁和复合在所述羰基铁表面的氧化石墨烯层；所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料具有核壳结构。优选的，所述氧化石墨烯与所述羰基铁的质量比为(0.5～20)：100；所述氧化石墨烯层的厚度为0.3～10nm；所述羰基铁颗粒的粒径为0.1～5μm。优选的，所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料颗粒的粒径为0.1～5μm；所述氧化石墨烯层表面还复合有羰基铁颗粒；所述氧化石墨烯层表面复合的羰基铁颗粒的粒径为5～100nm。本专利技术还提供了一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料的制备方法，包括以下步骤：A)将羰基铁与氧化石墨烯水溶液预混合后，得到前驱体溶液；B)将上述步骤得到的前驱体溶液进行研磨和均质乳化，经过后处理后得到混合物粉末；C)将上述步骤得到的混合物粉末进行烧结后，得到氧化石墨烯/羰基铁复合材料。优选的，所述氧化石墨烯与所述羰基铁的质量比为(0.5～20)：100；所述羰基铁包括羰基铁水溶液；所述羰基铁水溶液的质量浓度为1％～5％；所述氧化石墨烯水溶液的质量浓度为0.05‰～1％。优选的，所述羰基铁水溶液由羰基铁粉和水经过预球磨后得到；所述预球磨的时间为0.5～5h；所述预球磨后的粒径为2～20μm；所述预混合包括搅拌混合；所述预混合的时间为0.5～2h。优选的，所述研磨包括球磨和砂磨；所述研磨的时间为1～15h；所述均质乳化包括高速剪切均质乳化；所述均质乳化的时间为10～50min；所述均质乳化的转速为5000～15000r/min。优选的，所述球磨的时间为0.5～5h；所述球磨的转速为400～800r/min；所述砂磨的时间为0.5～10h；所述砂磨的转速为1500～3000r/min；所述砂磨的砂磨介质的粒径为1.2～1.4mm。优选的，所述后处理的具体步骤为：将均质乳化后的混合液经过过滤后，得到混合湿粉，再经过烘干后，得到混合物粉末；所述过滤包括集束式过滤；所述混合湿粉的含水量为10％～25％；所述烘干的时间为4～20h；所述烘干的温度为80～150℃；所述烧结的温度为250～350℃；所述烧结的时间为4～12h。本专利技术还提供了一种吸波材料，包括上述技术方案任意一项所述的氧化石墨烯/羰基铁复合材料或上述技术方案任意一项所述的制备方法制备的氧化石墨烯/羰基铁复合材料。本专利技术提供了一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料，包括羰基铁和复合在所述羰基铁表面的氧化石墨烯层；所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料具有核壳结构。与现有技术相比，本专利技术针对石墨烯类材料单独作为吸波产品，存在易被电磁波穿透，也会导致阻抗匹配的困难。本专利技术提供了一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料，羰基铁也是一种典型的磁损耗材料，属于第二代电磁吸收材料，具有较好的电磁吸收性能，本专利技术又针对现有的石墨烯/羰基铁复合材料，如CN106479433等存在反应中使用浓盐酸，具有一定的操作风险，超声机械搅拌不能使两种材料有效复合；复合材料中石墨烯的分散问题不能得到有效解决以及没有实现工业化的技术方案等等问题。也针对其他一些石墨烯/羰基铁复合材料，虽然羰基铁粉起到有效支撑分散石墨烯片层的作用，但是仍然存在结合力弱，导致重新团聚的问题。本专利技术特别选择了氧化石墨烯为研究方向，利用氧化石墨烯表面存在大量含氧基团(如羟基、羧基、环氧基等)，利用其表面含氧基团作为与纳米材料结合的靶点，将氧化石墨烯与羰基铁进行化学结合，可以使电磁波透入复合材料后受到量子点阵间势垒作用以及空间位阻效应的阻碍延缓电磁波的直接透过，从而起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料，其特征在于，包括羰基铁和复合在所述羰基铁表面的氧化石墨烯层；/n所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料具有核壳结构。/n

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料，其特征在于，包括羰基铁和复合在所述羰基铁表面的氧化石墨烯层；
所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料具有核壳结构。


2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/羰基铁复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯与所述羰基铁的质量比为(0.5～20)：100；
所述氧化石墨烯层的厚度为0.3～10nm；
所述羰基铁颗粒的粒径为0.1～5μm。


3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/羰基铁复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯/羰基铁复合材料颗粒的粒径为0.1～5μm；
所述氧化石墨烯层表面还复合有羰基铁颗粒；
所述氧化石墨烯层表面复合的羰基铁颗粒的粒径为5～100nm。


4.一种氧化石墨烯/羰基铁复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A)将羰基铁与氧化石墨烯水溶液预混合后，得到前驱体溶液；
B)将上述步骤得到的前驱体溶液进行研磨和均质乳化，经过后处理后得到混合物粉末；
C)将上述步骤得到的混合物粉末进行烧结后，得到氧化石墨烯/羰基铁复合材料。


5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯与所述羰基铁的质量比为(0.5～20)：100；
所述羰基铁包括羰基铁水溶液；
所述羰基铁水溶液的质量浓度为1％～5％；
所述氧化石墨烯水溶液的质量浓度为0.05‰～1％。


6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述羰基铁水溶液由羰基...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚洪亮，周炜，赵永彬，马立军，
申请(专利权)人：山东欧铂新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37