一种氧化石墨烯/四氧化三钴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/四氧化三钴复合材料，包括四氧化三钴和复合在所述四氧化三钴表面的氧化石墨烯层；所述复合包括包覆和附着；所述四氧化三钴包括类球形四氧化三钴和/或立方体形四氧化三钴。本发明专利技术将氧化石墨烯与CO3O4进行化学结合，可以使电磁波透入复合材料后受到空间位阻效应的阻碍延缓电磁波的直接透过，氧化石墨烯高介电损耗与CO3O4高磁损耗相配合，再结合特定的结构，使得复合材料具有优异的电磁吸波性能；不仅CO3O4颗粒能够均匀分布，更能有效的避免氧化石墨烯团聚。本发明专利技术工艺简单，易于操作，可控性强，成本低廉，易于实现工业化化生产，在电磁波吸收领域具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料及其制备方法、石墨烯基吸波材料


[0001]本专利技术属于吸波材料
，涉及一种氧化石墨烯/四氧化三钴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/四氧化三钴复合吸波材料及其制备方法、石墨烯基吸波材料。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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，石墨烯良好的导电性能极大降低了微波吸收性能。而且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。
[0005]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

[0006]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/四氧化三钴复合
材料及其制备方法、吸波材料，特别是一种氧化石墨烯/四氧化三钴复合吸波材料，本专利技术提供的氧化石墨烯/四氧化三钴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，而且工艺简单易于操作，成本低廉，易于实现工业化化生产，在电磁波吸收领域具有良好的应用前景。
[0007]本专利技术提供了一种氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料，包括四氧化三钴和复合在所述四氧化三钴表面的氧化石墨烯层；
[0008]所述复合包括包覆和附着；
[0009]所述四氧化三钴包括类球形四氧化三钴和/或立方体形四氧化三钴。
[0010]优选的，所述氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料具有核壳结构和负载结构；
[0011]所述氧化石墨烯与所述四氧化三钴的质量比为(0.5～20)：100；
[0012]所述氧化石墨烯层的厚度为10～20nm；
[0013]所述四氧化三钴颗粒的粒径为200～300nm；
[0014]所述氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料颗粒的细度为75～100μm。
[0015]优选的，所述氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料中包括氧化石墨烯包覆四氧化三钴颗粒的核壳结构和四氧化三钴颗粒附着在氧化石墨烯片层上的负载结构；
[0016]所述复合在氧化石墨烯层中的四氧化三钴颗粒的个数包括一个或多个；
[0017]所述多个的数量为5～20个；
[0018]所述氧化石墨烯片层复合单个四氧化三钴颗粒，形成复合单元或所述氧化石墨烯片层复合多个四氧化三钴颗粒，形成复合单元；
[0019]所述氧化石墨烯层复合多个四氧化三钴颗粒时，具有团簇状形貌。
[0020]优选的，所述氧化石墨烯片层同时独立的复合单个四氧化三钴颗粒和/或多个四氧化三钴颗粒，形成氧化石墨烯片层连接的多个独立的复合单元；
[0021]所述复合单元具有氧化石墨烯片层形成的边缘；
[0022]所述复合在所述四氧化三钴表面的氧化石墨烯层具有褶皱的形貌；
[0023]多个复合单元通过氧化石墨烯片层相连接，形成网状结构。
[0024]本专利技术提供了一种氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料的制备方法，包括以下步骤：
[0025]A)将钴盐水溶液与有机配体混合后，得到混合溶液；
[0026]B)将上述步骤得到混合溶液和氧化石墨烯水溶液再次混合后，得到固体中间产物；
[0027]C)将上述步骤得到的固体中间产物经微波辐射后，得到氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料。
[0028]优选的，所述钴盐包括硝酸钴、二氯化钴、三氯化钴和硫酸钴中的一种或多种；
[0029]所述钴盐水溶液中钴盐与水的质量比为1：(8～26)；
[0030]所述有机配体包括2-甲基咪唑、对苯二甲酸、均苯三甲酸、4,4
’-
联吡啶和噻吩-2,5-二羧酸中的一种或多种；
[0031]所述有机配体具体为有机配体水溶液。
[0032]优选的，所述有机配体溶液中有机配体与水的质量比为1：(5.62～16.86)；
[0033]所述钴盐水溶液与有机配体溶液的质量比为1：(8～10)；
[0034]所述混合的时间为50～120min；
[0035]所述混合为常温常压混合。
[0036]优选的，所述氧化石墨烯水溶液中氧化石墨烯与水的质量比为1：(500～1800)；
[0037]所述混合溶液和氧化石墨烯水溶液的质量比为1：(1.38～4.14)；
[0038]所述再次混合的时间为12～20小时；
[0039]所述再次混合的转速为200～300r/min；
[0040]所述再次混合为常温常压混合。
[0041]优选的，所述再次混合后还包括分离、洗涤和干燥中的一步或多步；
[0042]所述微波辐射的功率为800～1000W；
[0043]所述微波辐射的温度为300～400℃；
[0044]所述微波辐射的时间为3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料，其特征在于，包括四氧化三钴和复合在所述四氧化三钴表面的氧化石墨烯层；所述复合包括包覆和附着；所述四氧化三钴包括类球形四氧化三钴和/或立方体形四氧化三钴。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料具有核壳结构和负载结构；所述氧化石墨烯与所述四氧化三钴的质量比为(0.5～20)：100；所述氧化石墨烯层的厚度为10～20nm；所述四氧化三钴颗粒的粒径为200～300nm；所述氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料颗粒的细度为75～100μm。3.根据权利要求2所述的氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料中包括氧化石墨烯包覆四氧化三钴颗粒的核壳结构和四氧化三钴颗粒附着在氧化石墨烯片层上的负载结构；所述复合在氧化石墨烯层中的四氧化三钴颗粒的个数包括一个或多个；所述多个的数量为5～20个；所述氧化石墨烯片层复合单个四氧化三钴颗粒，形成复合单元或所述氧化石墨烯片层复合多个四氧化三钴颗粒，形成复合单元；所述氧化石墨烯层复合多个四氧化三钴颗粒时，具有团簇状形貌。4.根据权利要求3所述的氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料，其特征在于，所述氧化石墨烯片层同时独立的复合单个四氧化三钴颗粒和/或多个四氧化三钴颗粒，形成氧化石墨烯片层连接的多个独立的复合单元；所述复合单元具有氧化石墨烯片层形成的边缘；所述复合在所述四氧化三钴表面的氧化石墨烯层具有褶皱的形貌；多个复合单元通过氧化石墨烯片层相连接，形成网状结构。5.一种氧化石墨烯/四氧化三钴复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A)将钴盐水溶液与有机配体混合后，得到混合溶液；B)将上述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王吉龙，马立军，任海永，张勇，
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：