石墨烯基磁性纳米复合材料的制备与微波吸收性能研究进展

本文首先概述了石墨烯独特的物理结构和优异的力学、热学、电磁学性能,然后综述了石墨烯基磁性纳米复合材料的制备方法,并分析了其微波吸收机理,最后结合国内外研究现状展望了石墨烯基磁性纳米复合材料制备与微波吸收性能研究的发展方向,指出揭示复合材料的界面结合机制,调控复合材料的微观形貌,探索石墨烯与磁性纳米粒子微波吸收的协同效应将成为今后研究的重点和热点。     

钡铁氧体纳米复合材料的制备及其微波吸收性能的研究

采用聚乙二醇凝胶法制备了M-型钡铁氧体复合氧化物纳米材料,并将其与传统的微波吸收剂铁粉结合起来,制成双层复合的吸波涂层,进行测试,得到性能良好的微波吸收材料.在总结实验事实的基础上,对纳米复合材料的吸波机理进行了探讨.     

微波吸收复合材料Ag/NiFe2-xCexO4的制备与表征

用水热法分别制备了镍铁氧体粉末(NiFe2O4)及其单质银复合、Ce^3+掺杂镍铁氧体粉末(Ag/NiFe2-xCexO4)复合物。用粉末X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(VAN)等分别表征了产物的结构、形貌、电磁性能。结果表明,水热法一步可制备出Ag/NiFe2-xCexO4复合物,Ag/NiFe2-xCexO4复合物的组分之间存在一定的相互作用;通过银单质复合与铈离子掺杂对铁氧体的比饱和磁化强度影响较大,但对矫顽力影响不大。与单一组分相比,Ag/NiFe2-xCexO4复合物表现出更优良的微波吸收性能,当x=0.08时,s11(Ag/NiFe1.92Ce0.08O4)=-22.80 dB,s12(Ag/NiFe1.92Ce0.08O4)=-4.04 dB。通过掺杂与复合其介电损耗和磁损耗都有提高,介电损耗提高更明显,是颇具应用前景的微波吸收材料。     

纳米锌铁氧体的制备与微波吸收性能研究

采用硝酸铁、硝酸锌、柠檬酸制备前驱体,在不同加热温度与速率下制备锌铁氧体.用X射线衍射、原子力显微镜及网络分析仪研究了产物的结构组成、颗粒形貌及复介电常数与磁导率.研究表明:以60℃/h加热速率缓慢升温至650,保温1h得到结晶度良好的尖晶石型锌铁氧体ZnFe2O4,平均粒径为23nm.快速升温不利于形成尖晶石相.采用聚合物乳液作基材制备锌铁氧体涂层,在5～12GHZ频率(C、X波段)内,微波反射损失大于10dB,具有良好的吸波性能.     

双微乳液法制备CoFe2O4纳米颗粒及其磁性能研究

以TritonX-100／正己醇／正己炕／水为反应介质，采用双微乳液法合成了尖晶石型CoFe2O4磁性纳米颗粒。利用TG-DSC、FTIR、TEM、XRD、VSM等测试技术对CoFe2O4煅烧前后的结构和磁性能进行表征。结果表明，采用微乳液法制备的CoFe2O4前驱物经煅烧后可获得纳米级磁性微粒。煅烧温度对微粒粒径和磁性能有较大影响，经300℃煅烧后的微粒粒径为15nm，700℃煅烧后微粒粒径增大为52am。样品的饱和磁化强度和剩余磁化强度也随热处理温度的升高而增加。     

Fe_3O_4/石墨烯复合材料的制备与表征

为了研究Fe3O4形貌与其复合材料电磁吸收性能之间的关系,采用水热法制备了微粒和棒状两种形貌的Fe3O4与石墨烯复合材料。利用X射线衍射(XRD)仪、透射电子显微镜(TEM)和矢量网络分析仪(VNA)对复合材料的结构、形貌以及电磁吸收性能进行了表征。结果表明,纳米Fe3O4棒/石墨烯复合材料相比纳米Fe3O4粒子/石墨烯具有更优异的电磁吸收性能,其在8~18GHz范围内小于-10dB频带宽9.8~17.9GHz,说明材料的微波吸收性能和纳米粒子的形貌有关。     

配比及热处理气氛对纳米Fe/石墨复合材料微波吸收性能的影响

利用氧化石墨层间可吸附大量离子的特性使Fe3+吸附到氧化石墨层间,再通过还原法制备了纳米Fe/石墨复合材料.采用元素分析、电磁参数测定等手段系统考察了硝酸铁与氧化石墨的配比及热处理气氛对纳米Fe/石墨复合材料分子组成和微波吸收性能的影响.结果表明,纳米Fe/石墨复合材料属于典型的软磁性材料;FeGO31H600的最大反射损耗为-6dB,而FeGO21H600的最大反射损耗达到了-9dB,故FeGO21H600的微波吸收效果最好;当厚度为1mm时,FeGO21600反射损耗大于6dB的频段范围为14～18GHz,而FeGO21H600反射损耗大于6dB的频段范围为11～18GHz,比FeGO21600低且宽,故FeGO21H600的微波吸收效果比FeGO21600的好.     

Sr0.7La0.15Ce0.15Fe11.7Zn0.3O19/PAn复合材料的制备及微波吸收性能

用溶胶-凝胶法制备了La、Ce、Zn掺杂锶铁氧体Sr0.7La0.15Ce0.15Fe11.7Zn0.3O19纳米粉晶,再通过原位聚合反应法制备了掺杂锶铁氧体/聚苯胺(PAn)复合材料.用XRD、SEM、FTIR对样品进行表征,用微波网络分析仪测量了样品在2～12.4GHz频率范围的微波反射率(R).研究结果表明,聚苯胺包覆于掺杂锶铁氧体粒子表面,Sr0.7La0.15Ce0.15Fe11.7Zn0.3O19/PAn微波吸收性能优良,具有磁损耗和电损耗协同作用.复合样品厚度为3mm时,10GHz频率位置吸收峰值为-28dB,10>dB吸收带宽为4.7GHz.从R随频率变化的曲线趋势看,最佳匹配厚度为2.6mm,吸收峰值接近-40dB,峰值频率高于12.4GHz,>10dB吸收带宽预计达到5.5GHz.     

ZnCo2O4及ZnCo2O4/rGO复合材料的制备与电化学性能

采用一步水热法制备尖晶石型钴酸锌(ZnCo_2O_4)及钴酸锌/石墨烯(ZnCo_2O_4/rGO)复合材料,通过XRD,SEM和RST5000电化学工作站对材料的组分、表面形貌及电化学性能进行表征。通过改变水热温度,制备出具有辐射状花簇团结构、褶皱片层结构和表面光滑的球体结构的ZnCo_2O_4电极材料。结果表明:加入石墨烯后,ZnCo_2O_4呈规则的多边形结构,附着在石墨烯片上,两者的协同作用可有效改善电极材料的电化学性能;钴酸锌与氧化石墨烯的质量比为6∶1时得到的ZnCo_2O_4/rGO复合材料的比电容为205F/g,比纯ZnCo_2O_4的比电容提升了约114%。     

纳米石墨烯复合材料的制备及应用研究进展

石墨烯作为一种由单原子紧密堆积成的二维蜂窝状晶格结构碳材料,具有许多特殊的物理化学性质,使其在各个领域均表现出良好的应用前景。目前石墨烯及纳米石墨烯复合材料的制备和应用已成为材料界研究的重点和热点。在简要介绍石墨烯的结构和性质的基础上,介绍了石墨烯的4种制备方法——机械剥离法、化学气相沉积法、化学剥离法和化学合成法。总结了纳米石墨烯/聚合物复合材料以及纳米无机/石墨烯复合材料的制备及应用,并重点讨论了纳米石墨烯复合材料在生物医药、电子器件、微波吸收、传感器以及电极材料等方面独特的应用优势,展望了纳米石墨烯复合材料的发展前景及研究方向。     

氧化硅包覆铁“壳/核”型纳米复合粒子的制备及其吸波特性研究

采用非平衡物理气相蒸发法在氢气氩气混合气氛下制备了氧化硅包覆铁“壳/核”型纳米复合粒子. 通过X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和能谱分析(EDS)等方法表征了纳米复合粒子的相组分、结构以及颗粒形貌. 结果表明,制备的氧化硅包覆铁纳米复合粒子的尺寸在50nm左右,在铁纳米粒子的表面还出现了非晶态的氧化硅纳米棒,长度为150~200nm. 利用电磁参数模拟微波吸收特性得出,涂层厚度为1.79mm时,在15.4GHz频率处达到最小反射损耗值为-14.5dB,反射损耗在8~18GHz的频段低于-10dB,且损耗机制为自然共振.     

尖晶石型纳米铁氧体的制备与吸波性能

采用柠檬酸盐溶胶凝胶法制得尖晶石型纳米钴镍锰锌铜铁氧体,通过原子吸收光谱仪测定元素组成,XRD、透射电镜、网络分析仪研究矿物组成并研究其颗粒形貌与吸波性能。试验表明:所得产物为尖晶石立方晶系铁氧体;其中铁元素易于被钴取代,形成CoFe2O4;而Mn、Zn、Cu、Ni趋向于互相掺杂形成固溶铁氧体。铁氧体的平均粒径为50nm。采用网络分析仪研究了5~7GHz,9~11GHz,15~18GHz内铁氧体的吸波性能:尖晶石型立方晶系纳米铁氧体具有良好的微波吸收性能;适量提高锰、锌等掺杂元素含量,有助于提高材料的吸波性能。     

LiZn铁氧体的制备和吸波性能研究

用溶胶-凝胶法制备了Li0.35Zn0.3Fe2.35O4粉体,采用HP8722ES矢量网络分析仪测量了样品在2～18GHz频率范围的复介电常数εr(εr=ε′-jε″)和复磁导率μr(μr=μ′-jμ″).采用传输线理论公式,对材料的吸波性能进行了模拟.结果表明,随着匹配厚度d的增加,吸波性能增强.当d=4mm时,材料的吸波曲线出现双吸收峰;d=5mm时,材料的吸收峰值位于4.4GHz,反射率为-19.96dB,-10dB吸收带为2.8～9.0GHz,带宽为6.2GHz.吸波材料在低频区有良好的吸波性能.     

Ni_(1-x)Co_xFe_2O_4铁氧体纳米粉末的磁性能和微波吸收特性

利用柠檬酸溶胶-凝胶自蔓延燃烧法合成了Ni1-xCoxFe2O4(x=0,0.1,0.3,0.5)铁氧体纳米粉末。利用XRD、VSM和矢量网络分析仪测定了粉末样品的晶体结构、磁性能和电磁参数。定性分析了样品的饱和磁化强度、矫顽力、复磁导率和复介电常数随频率和Co含量的变化关系。结果表明,自蔓延的所有粉末样品经过600℃,2h高温退火后均为尖晶石相纳米晶颗粒。随着Co替代量x的增加,样品的自然共振频率先增大后减小,并对微波吸收特性有一定的改善。     

海参状镍@聚苯胺(Ni@PANI)纳米复合材料的制备及其微波吸收性能

本文采用原位聚合法以氯化镍和苯胺为原料制备了镍@聚苯胺(Ni@PANI)纳米复合材料,研究了该纳米复合材料在2~18GHz频段内的微波吸收性能,在14GHz时测得最大反射损耗为-35dB,吸波频带宽度约4GHz,这使镍@聚苯胺纳米复合材料优于单一的聚苯胺材料和镍离子掺杂的聚苯胺材料。对其介电常数、磁导率以及界面极化情况的研究结果表明镍@聚苯胺纳米复合材料的优良的吸波性能来自于其同时具有介电损耗和磁损耗,以及界面极化增强。     

CoFe2O4-Co3Fe7纳米粒子及CoFe2O4/多孔碳的制备及其电磁性能研究

在5% H₂+95% N₂气氛下,还原CoFe₂O₄纳米粒子制备了CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子;以焙烧黄麻纤维得到的多孔碳纤维为碳源用水热法将CoFe₂O₄纳米粒子负载到多孔碳中,制备出CoFe₂O₄/多孔碳。使用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱仪、同步热分析仪等手段对材料进行表征,并使用矢量网络分析仪测量了复合材料的电磁参数和微波吸收性能。结果表明,CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子和CoFe₂O₄/多孔碳的微波吸收性能明显优于CoFe₂O₄纳米粒子。CoFe₂O₄-Co₃Fe₇纳米粒子的有效频宽(反射损耗<-10 dB的频率宽度)可达4.8 GHz。CoFe₂O₄/多孔碳的有效频宽可达6 GHz,覆盖了整个Ku波段(12~18 GHz)。这些材料优异的微波吸收性能,可归因于合适的介电常数、大的介电损耗、多孔结构以及介电损耗和磁损耗的协同作用。     

碳化硅表面钡铁氧体薄膜制备与吸波性能

采用柠檬酸盐溶胶-凝胶法在碳化硅表面形成钡铁氧体薄膜.XRD表明生成的铁氧体为六角磁铅型晶体BaFe12O19.测定了材料在0.1～6.0 GHz内的介电常数与磁导率.与单纯钡铁氧体比较,碳化硅表面沉积钡铁氧体薄层后复合相吸波频段宽化,吸波能力增强.     

纳米铁钴合金/石墨复合材料的微波吸收性能研究

利用氧化石墨的吸附性能将Fe³⁺和Co²⁺吸附到氧化石墨层间制备出Fe³⁺Co²⁺/氧化石墨复合物, 再通过氢气还原制备出纳米铁钴合金/石墨复合材料, 采用XRD和SEM以及磁滞回线测试等手段对其晶体结构、微观形貌以及磁学性能进行表征, 探讨了FeCo合金含量对其微波吸收性能的影响。结果表明: 所制备的产物为石墨和纳米FeCo合金颗粒组成的二元复合材料, FeCo合金分散在石墨表面和层间, 粒径为30~150 nm。纳米铁钴合金/石墨复合材料是典型的软磁性材料, 饱和磁化强度随FeCo合金含量的减小而降低。随着FeCo合金含量的减少, 纳米FeCo/石墨复合材料的介电损耗逐渐增加, 磁损耗逐渐减小。FeCo合金含量适当时, 介电损耗和磁损耗的协同作用使复合材料具有较好的微波吸收性能。