石墨烯复合材料.doc

一石墨烯/Fe3O4复合材料的制备及电磁波吸收性能
摘要：为扩展石墨烯的应用领域,对磁性功能化石墨烯的电磁波吸收性能进行研究。在氧化石墨与Fe3O4粒子的悬浮液中添加还原剂水合肼,微波辐照反应制备石墨烯/Fe3O4复合物。采用X射线衍射、透射电镜等手段对材料的结构和Fe3O4的分布状态进行了测试表征。采用矢量网络分析仪测定了材料在011~1810GHz频率范围内的复介电常数和复磁导率。利用Cole-Cole图解释了复合材料的介电特性。利用计算机模拟出不同厚度材料的电磁波衰减性能。结果表明,当石墨烯和Fe3O4粒子以质量比10B1复合得到的吸波剂材料的匹配厚度在210~215mm变化时,反射损耗小于-20dB的频率覆盖615~817GHz。调节Fe3O4粒子的相对含量,复合材料的反射损耗最小可以达到-4917dB。复合材料的强吸收特性预示了其作为电磁波吸收材料的潜在应用前景。石墨烯自出现以来,其独特的力学、电学、光学及磁学性能便引起了广泛关注。石墨烯具有的特殊二维片状结构有利于对电磁波的吸收,以此为基体负载铁氧体形成石墨烯/铁氧体复合材料,可以发挥以下优势:首先,石墨烯的电导率和热导率高,比表面积大,质量轻,这些性能有利于电磁波的吸收和衰减;其次,铁氧体粒子的引入可以增强石墨烯的铁磁性,使复合材料兼具磁损耗与电损耗,有利于实现电磁匹配;最后,铁氧体的反射率损耗一般发生在较低频率范围(<10GHz),而石墨材料的反射率损耗通常位于高频区,因此,两种材料的复合还有利于吸收频带的拓宽
结论
通过在微波还原GO的过程中添加Fe3O4粒子,制备出了石墨烯/Fe3O4复合材料。(1)Cole-Cole图显示,Fe3O4粒子与石墨烯复合后,粒子与石墨烯形成界面使得复合材料具有多重介电弛豫。
(2)反射损耗的计算结果表明,单一的Fe3O4粒子在匹配厚度为210~410mm时不能实现有效吸收,与一定量的石墨烯复合后,反射损耗能够降低到-20dB以下。其中以GR-Fe3O4-10B1为吸收剂的材料在匹配厚度在210~215mm变化时,有效吸收频带可以覆盖615~817GHz;以GR-Fe3O4-10B2为吸收剂的材料在厚度为315mm、频率为417GHz时的最小反射损耗可以达到-4917dB。石墨烯/Fe3O4复合材料强吸收的特性以及石墨烯作为基底的广泛适用性为研究新型吸波材料提供了新的思路。
二石墨烯/Pd复合材料的制备及其形成机制研究
近年来，越来越多的科学家致力于以氧化石墨为前驱体合成石墨烯/纳米金属或纳米金属氧化物，并研究其物理与化学性质[5-7]。金属钯具有良好的亲氢性，在氢气储存、加氢反应催化剂、燃料电池及化学传感器等方面有着广泛的应用前景，而且纳米金属颗粒与炭材料之间存在溢出效应，故这两者的复合有望提高材料的储氢能力
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结论1）以氧化石墨和具有良好插层性质的Pd(en)2Cl2为前驱体，能通过化学还原法成功制备出石墨烯/Pd复合材料。
2）石墨烯/Pd复合材料具有中孔性质，其BET比表面积达230m2/g，钯纳米颗粒的粒径为2~6nm，弥散地分布在石墨烯的层间及层的边缘。
3）纳米钯颗粒能阻止石墨烯重新堆积形成石墨结构，其支撑石墨烯层的作用是形成石墨烯复合材料的关键。已有研究表明，石墨烯/Pd复合材料在氢气贮存、加氢加成及传感器等方面有广泛的用途[14]。
三石墨烯／ＳｎＯ２／聚苯胺纳米复合材料
石墨烯具有独特的纳米结构和一系列极具吸引力的特性，成为新型纳米复合材料的理想载体，如纳米复合材料分散的基体．提出了一种以石墨，苯胺，四氯化锡为原料制备石墨烯／二氧化锡／聚苯胺的新方法．通过Ｘ－射线衍射，红外光谱，透射电子显微镜，扫描电子显微镜以及紫外－可见光谱对合成的材料进行表征．结果表明：二氧化锡纳米粒子原位吸附在石墨烯的表面，有效地避免了石墨烯片的堆叠，聚苯胺加入后可大大提高二氧化锡的电化学性质。石墨烯，具有一个原子层厚度的二维结构，因其化学稳定性、高电导率、大比表面积而成为电化学储能材料的理想碳材料．石墨烯纳米片还被作为锂离子电池的储能材料进行研究．如果锂可以黏附在石墨烯的两面，那它的储能容量为７７４ｍＡｈ／ｇ．但是，石墨烯片很容易堆叠成多层，从而减小表面积使其物理化学性能大大降低．近年来，人们通过将纳米粒子附着在石墨烯表面来降低石墨烯片的堆叠．纳米粒子可以是金属纳米粒子（如Ａｕ，Ｐｔ等）
，也可以是金属氧化物（如ＴｉＯ２，ＳｎＯ２等）．石墨烯基材料的完美性，有望应用到传感器、超级电容器、锂电池、催化剂等领域．但是这些复合材料都是通过纳米粒子和石墨烯的简单混合得到的，限制了纳米粒子的均匀分散和石墨烯片的有效分离
过渡金属氧化物（ＳｎＯ２，Ｃｏ３Ｏ４，Ｆｅ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＣｕＯ等）因其高容量而被研究作为锂离子电池负极材料．其中，ＳｎＯ２