一种RGO/CoxCu1-xFe2O4复合材料及其制备方法和应用与流程

2021-02-02 16:02:01|

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本发明涉及磁性材料
技术领域：
，尤其涉及一种rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
：铁氧体材料按照晶体结构可分为尖晶石结构型、石榴石结构型和磁铅型六角晶系铁氧体三类，尖晶石型铁氧体是吸波材料中应用最多的一类，具有高磁晶各向异性、高饱和磁化强度等特点，但是单一的铁氧体材料存在吸收频带窄的问题；还原氧化石墨烯(rgo)的特殊分子结构使其产生具备特殊电传导现象，易于能量跃迁，还会引入弛豫现象，均有利于材料的吸波性能，同时该材料也具备介电损耗性能，但是单一的还原氧化石墨烯阻抗匹配特性差，吸波性能较弱。将铁氧体材料与还原氧化石墨烯复合，可以提高材料的吸波性能，得到的复合材料具有良好的电磁屏蔽性能。因此，如何进一步提高还原氧化石墨烯/铁氧体材料复合材料的电磁屏蔽性能，成为当前的研究热点。技术实现要素：基于
背景技术：
存在的技术问题，本发明提出了一种rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料及其制备方法和应用。本发明提出的一种rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为coxcu1-xfe2o4的铁氧体材料构成，式中0.1≤x≤0.7，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。优选地，式中x＝0.5。一种所述的rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料的制备方法，将氧化石墨烯水分散液与钴源、铜源、铁源混合均匀，在沉淀剂的作用下通过共沉淀法制备前驱体，然后将前驱体经过水热反应制得rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料。优选地，所述氧化石墨烯的质量与铁源的摩尔数之比为(4-10)g：0.1mol，优选为5g：0.1mol。优选地，所述的rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料的制备方法包括下述步骤：s1、按一定的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o，加入氧化石墨烯水分散液中，充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液；s2、将所述前驱体溶液在150-200℃水热反应8-24h，得到rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料。优选地，所述沉淀剂为naoh。一种所述的rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料作为电磁屏蔽材料的应用。一种电磁屏蔽涂料，其由下述质量份的原料制成：水200-300份、杀菌剂0-1份、润湿剂0.5-2份、消泡剂0.2-0.5份、防冻剂0-15份、苯丙乳液200-250份、成膜助剂10-20份、增稠剂10-15份、ph调节剂2-6份、所述的rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料10-30份。一种所述的电磁屏蔽涂料的制备方法，其特征在于，按质量份数称取水、杀菌剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂、苯丙乳液、成膜助剂、增稠剂、ph调节剂、电磁屏蔽材料混合均匀，即得电磁屏蔽涂料。一种电磁屏蔽膜，是将所述的电磁屏蔽涂料复合在基底上，干燥后制得。本发明的有益效果如下：本发明提出的一种rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料，利用cofe2o4介电常数和磁导率适中，具有较好的吸波能力，cufe2o4具有比表面积大，表面空隙和表面缺陷多等特点，在水热反应过程中，氧化石墨烯在超临界状态水的作用下还原为还原氧化石墨烯，将以合适co、cu比例掺杂改性后的coxcu1-xfe2o4铁氧体材料与还原氧化石墨烯复合，具备协同作用，制得的复合材料其电磁屏蔽性能远远优于单一cofe2o4铁氧体材料、cufe2o4铁氧体材料与还原氧化石墨烯掺杂的复合材料，是一种性能优越的电磁屏蔽材料。本发明还提供了一种电磁屏蔽涂料和基于该电磁屏蔽涂料制备的电磁屏蔽膜，可以实现电磁波在膜中“透、吸、散”波的作用，提高膜的导电和电磁屏蔽性能。附图说明图1为本发明rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料和氧化石墨烯(go)的xrd图。图2为本发明实施例6制得的rgo/co0.5cu0.5fe2o4复合材料的扫描电镜照片。图3为本发明rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料的吸波性能图，(a)实施例2，(b)实施例4，(c)实施例6，(d)实施例8。具体实施方式下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。实施例1一种rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为coxcu1-xfe2o4的铁氧体材料构成，式中0.1≤x≤0.7，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。实施例2一种rgo/co0.1cu0.9fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.1cu0.9fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.1cu0.9fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.1cu0.9fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。实施例3一种rgo/co0.2cu0.8fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.2cu0.8fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.2cu0.8fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.2cu0.8fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。实施例4一种rgo/co0.3cu0.7fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.3cu0.7fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.3cu0.7fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.3cu0.7fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。实施例5一种rgo/co0.4cu0.6fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.4cu0.6fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.4cu0.6fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，调节ph值为10-11，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.4cu0.6fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。实施例6一种rgo/co0.5cu0.5fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.5cu0.5fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.5cu0.5fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.5cu0.5fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。实施例7一种rgo/co0.6cu0.4fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.6cu0.4fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.6cu0.4fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.6cu0.4fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。实施例8一种rgo/co0.7cu0.3fe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为co0.7cu0.3fe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按co0.7cu0.3fe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/co0.7cu0.3fe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。对比例1一种rgo/cofe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为cofe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按cofe2o4的化学计量比称取cocl2·6h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cocl2·6h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/cofe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。对比例2一种rgo/cufe2o4复合材料，由还原氧化石墨烯和化学式为cufe2o4的铁氧体材料构成，所述铁氧体材料均匀负载在还原氧化石墨烯表面。其制备方法如下：将氧化石墨烯加入水中，用超声波清洗机分散20min得到氧化石墨烯水分散液，再按cufe2o4的化学计量比称取cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o加入氧化石墨烯水分散液中，其中氧化石墨烯的质量与fe(no3)3·9h2o的摩尔数之比为5g：0.1mol，使用超声波清洗机分散10min，使cucl2·2h2o、fe(no3)3·9h2o充分溶解，然后在搅拌下加入沉淀剂naoh，调节ph值为10-11，得到前驱体溶液，将前驱体溶液在以聚四氟乙烯为内衬的水热反应釜中，于180℃水热反应10h，将得到的沉淀物经过清洗、干燥，即得。一种电磁屏蔽涂料，其是由下述质量份的原料制成：水250份、bd200杀菌剂1份、x-405润湿剂1份、fg-5消泡剂0.3份、乙二醇防冻剂12份、rs998a苯丙乳液220份、texanal成膜助剂15份、ase-60(1:1)增稠剂10份、pu426增稠剂1.5份，amp-95ph调节剂5份、上述rgo/cufe2o4复合材料27.15份。一种电磁屏蔽膜，其是由上述电磁屏蔽涂料涂布在基底上，加热烘干制得。对实施例2、4、6、8制得的材料和氧化石墨烯(go)进行xrd检测，结果如图1所示。图1中2-theta为18.6°、30.2°、35.6°、37.2°、43.0°、57.1°、62.8°的衍射峰分别归属于(111)、(220)、(311)、(222)、(400)、(511)、(440)晶面，峰位与国际标准卡片(jsdpf#25-0283)相吻合，表示coxcu1-xfe2o4为六方尖晶石结构。实施例2、4、6、8的衍射图谱中未能检测到属于go在(001)晶面的衍射峰，这是因为在水热反应中，过热的超临界水可以用作为还原剂将go还原为rgo。图2显示了rgo/co0.5cu0.5fe2o4复合材料的扫描电镜微观形貌，球形颗粒为co0.5cu0.5fe2o4，褶皱片层为rgo，从图中可以明显的看到铁氧体纳米颗粒较均匀的生长在rgo片层表面，磁性颗粒与高比表面及的rgo复合可以产生稳定界面极化和异质界面，有利于微波的多重损耗，对电磁屏蔽有很好的提升效果。采用网络矢量分析仪对本发明的rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料进行吸波性能测试，用同轴法分析数据，结果如图3所示。图3是本发明rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料的吸波性能图，图3中，(a)实施例2；(b)实施例4；(c)实施例6；(d)实施例8。如图3所示，实施例2、4、6、8电磁屏蔽材料的rlmin值分别为-22.7db、-23.1db、-48.8db和-13.1db。其中，实施例6在厚度为3.53mm时有效吸收带宽(eab)为5.12ghz(8.75-13.87ghz)，这也说明了实施例6电磁屏蔽材料表现出最佳的微波吸收性能。将实施例2、4、6和对比例1-2制得的电磁屏蔽膜(厚度2mm)用网络矢量分析仪在频率为11.9ghz的条件下进行电磁屏蔽效能测试，采用波导法分析数据，测试结果如表1所示：表1电磁屏蔽膜的电磁屏蔽效能测试结果实施例2实施例4实施例6对比例1对比例2屏蔽效能se/db4.384.525.843.563.64从表1中可以看出，在11.9ghz频率下，实施例6膜的电磁屏蔽效能为5.84db，而实施例2、4及对比例1、2膜的电磁屏蔽效能分别为4.38db、4.52db、3.56db、3.64db，在相同质量含量下，实施例6的电磁屏蔽效能最高，可以看出，本发明的rgo/coxcu1-xfe2o4复合材料其电磁屏蔽性能远远优于单一cofe2o4铁氧体材料、cufe2o4铁氧体材料与还原氧化石墨烯掺杂的复合材料。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3

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