一种三维磁性还原石墨烯及其制备方法技术

本发明专利技术涉及吸波材料技术领域，特别涉及一种三维磁性还原石墨烯及其制备方法，所述方法包括将一定尺寸的氧化石墨加入到分散液中搅拌混合，然后加入还原剂，混合均匀后得到混合体系1；在混合体系1中加入铁离子源，超声分散处理，再加入NaAc，搅拌使其完全溶解，得到混合体系2；将混合体系2转移至反应釜中进行水热反应，待反应结束后，用磁性物质收集黑色产物，再用去离子水和无水乙醇清洗后干燥处理，得到三维磁性还原石墨烯；本发明专利技术利用强还原剂使氧化石墨被还原为还原石墨烯的同时维持其稳定结构并出现褶皱密集现象；利用NaAc还原Fe

【技术实现步骤摘要】
一种三维磁性还原石墨烯及其制备方法


[0001]本专利技术涉及吸波材料
，特别涉及一种三维磁性还原石墨烯及其制备方法。

技术介绍

[0002]石墨烯是一种二维层状结构的新型碳材料，其具有高导热系数(5300W/(m
·
K))、高介电常数、高电子迁移率(15000cm2/(V
·
s))、超大比表面积(2630m2/g)等特性，其中，石墨烯较高的介电常数以及外层电子易极化弛豫特性使其可作为潜在的介电损耗基材，应用于吸波领域。
[0003]现有技术中，应用于吸波材料中的石墨烯大都采用化学氧化还原法制备而成，这是由于化学法制备的石墨烯在结构上存在大量缺陷以及残留的氧化基团。这些缺陷以及残留的氧化官能团不仅可以提高石墨烯的阻抗匹配性，而且还能产生费米能级、缺陷极化弛豫和官能团电子偶极极化弛豫，这些都可以有效地提高石墨烯的吸波性能。有结果显示，石墨烯的最大吸收峰在7GHz处，最小反射损耗为
‑
6.9dB，明显优于石墨和碳纳米管。但与实际应用(
‑
10dB)相比，单一石墨烯对于电磁波总体衰减效果仍然相对较小，这与石墨烯仅具有介电损耗特性，吸波机制单一有关。因而，将石墨烯与不同吸波机制的基材复合，是当前石墨烯基吸波材料的一个发展趋势。
[0004]在现有的各类基于石墨烯的复合吸波材料中，根据基材组成的不同可具体分为：石墨烯
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金属纳米复合材料、石墨烯
‑
聚合物纳米复合材料和石墨烯
‑
金属
‑
聚合物三元纳米复合材料；其中，石墨烯
‑
金属纳米复合材料是将石墨烯与金属纳米粒子进行复合的一类材料，构成该材料的金属主要包括：贵金属(Pt、Pd、Au、Ag等)、磁性金属(Fe、Co、Ni等)以及金属氧化物。目前石墨烯
‑
金属纳米复合材料一般通过水/溶剂热法、共沉淀法和溶胶
‑
凝胶法制备。
[0005]但是，现有方法制备得到的石墨烯
‑
金属纳米复合材料对于电磁波的吸收能力仍有待改进。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的问题，本申请的专利技术人在实际研究时发现，在石墨烯
‑
金属纳米复合材料中，石墨烯的褶皱结构可引发其对电磁波的多重反射吸收，进而达到优异的电磁波吸收效果，基于此，本专利技术提供了一种制备三维磁性还原石墨烯的方法，通过该方法制备得到的石墨烯
‑
金属纳米复合材料具有密集的褶皱结构，且具有制备方法简单，便于实现的优点。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0008]一种制备三维磁性还原石墨烯的方法，所述方法包括将一定尺寸的氧化石墨加入到分散液中搅拌混合，然后加入还原剂，混合均匀后得到混合体系1；
[0009]在所述混合体系1中加入铁离子源，超声分散处理，然后再加入NaAc，搅拌使其完
全溶解，得到混合体系2；
[0010]将所述混合体系2转移至反应釜中进行水热反应，待反应结束后，用磁性物质收集黑色产物，再用去离子水和无水乙醇清洗后干燥处理，得到所述的三维磁性还原石墨烯。
[0011]优选地，所述氧化石墨的粒径为250
‑
350nm，优选地，所述氧化石墨的粒径为300nm。
[0012]优选地，所述还原剂选自尿素、水合肼、柠檬酸、硫化钠、硼氢化钠、硼酸钠、维生素C中的一种或多种，
[0013]优选地，所述还原剂为水合肼。
[0014]优选地，所述铁离子源选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、四氯合铁酸钾、柠檬酸铁或二茂铁中的一种或多种。
[0015]优选地，所述还原剂为水合肼时，所述氧化石墨和还原剂的用量之比为(10～20)mg：1mL。
[0016]优选地，所述铁离子源为FeCl3·
6H2O时，所述氧化石墨和铁离子源用量之比为(5～100)mg：1g。
[0017]优选地，所述水热反应的条件至少满足，温度为190
‑
210℃，反应时间为5
‑
10h；
[0018]优选地，温度为200℃，反应时间为8h。
[0019]优选地，所述分散液为乙二醇和二甘醇的混合溶液；
[0020]优选地，所述乙二醇和二甘醇的体积比为1:1。
[0021]优选地，所述干燥处理的条件至少满足，在真空干燥箱中，在55
‑
65℃的温度下干燥2
‑
5h。
[0022]本专利技术还提供了一种采用上述方法制备得到的三维磁性还原石墨烯，所述三维磁性还原石墨烯具有在50nm尺寸范围内至少出现一次褶皱行为，且褶皱尺寸在95
‑
105nm。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下技术效果：
[0024]本专利技术提供的三维磁性还原石墨烯的制备方法，通过选用尺寸在300nm左右的氧化石墨作为前驱体，利用还原剂，特别是强还原剂使氧化石墨被还原为还原石墨烯的同时维持其稳定结构并出现褶皱密集现象，具体是在50nm尺寸范围内至少出现一次褶皱行为且褶皱尺寸在100nm左右；在此过程中，利用NaAc还原Fe
3+
在三维还原石墨烯表面负载Fe3O4磁性纳米粒子；本申请的专利技术人发现，通过上述方法制备得到的产品具有优异的电磁波吸收能力；
[0025]本申请的专利技术人发现，在上述制备过程中，通过选择300nm左右，具体如尺寸在250
‑
350nm的氧化石墨为前驱体，有别于普通大尺寸氧化石墨，保证了后期还原得到的石墨烯呈现褶皱密集且褶皱为纳米级的特殊结构。
[0026]另外，本申请的专利技术人还发现，通过调节前期氧化石墨的加入量，改变制得的三维磁性还原石墨烯的电磁参数，可进一步改变三维磁性还原石墨烯的电磁波吸收性能。
[0027]本专利技术为制备褶皱密集且褶皱为纳米尺寸的三维磁性还原石墨烯提供了一种高效、可控的方法。
附图说明
[0028]图1不加FeCl3·
6H2O时制备得到的没有磁性的三维还原石墨烯的扫描电镜图；
[0029]图2为加入10～20mg尺寸在300nm的氧化石墨制备得到的三维磁性还原石墨烯的透射电镜图；
[0030]图3为加入10～20mg尺寸在300nm的氧化石墨制备得到的三维磁性还原石墨烯的X射线衍射图；
[0031]图4为加入10～20mg尺寸在300nm的氧化石墨制备得到的三维磁性还原石墨烯的反射损耗曲线图。
具体实施方式
[0032]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体附图和实施例，进一步阐明本专利技术。
[0033]如前所述，本专利技术提供了一种制备三维磁性还原石墨烯的方法，所述方法包括将一定尺寸的氧化石墨加入到分散液中搅拌混合，然后加入还原剂，混合均匀后得到混合体系1；然后在所述混合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备三维磁性还原石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括将一定尺寸的氧化石墨加入到分散液中搅拌混合，然后加入还原剂，混合均匀后得到混合体系1；在所述混合体系1中加入铁离子源，超声分散处理，然后再加入NaAc，搅拌使其完全溶解，得到混合体系2；将所述混合体系2转移至反应釜中进行水热反应，待反应结束后，用磁性物质收集黑色产物，再用去离子水和无水乙醇清洗后干燥处理，得到所述的三维磁性还原石墨烯。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化石墨的粒径为250
‑
350nm，优选地，所述氧化石墨的粒径为300nm。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂选自尿素、水合肼、柠檬酸、硫化钠、硼氢化钠、硼酸钠、维生素C中的一种或多种，优选地，所述还原剂为水合肼。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铁离子源选自硫酸铁、硝酸铁、氯化铁、四氯合铁酸钾、柠檬酸铁或二茂铁中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述还原剂为水合肼时，所述氧化石墨和还原剂的用量之比为(10～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦平，惠贞贞，郭雨，郝嘎子，闫浩然，张少卿，牛斐洱，陈君华，丁志杰，郭腾，周永生，
申请(专利权)人：安徽科技学院，
类型：发明
国别省市：