Fe3O4/聚苯胺/石墨烯复合型材料的制备和吸波性能研究

摘要

本研究利用水热法制备了两种Fe3O4纳米微球颗粒，研究了包括反应时间和温度在内不同反应环境对空心颗粒的影响，探究了空心和实心两种结构的Fe3O4纳米微球颗粒在吸波性能方面的表现，其中实心Fe3O4纳米微球在频率6.10GHz处微波吸收频率达到-4.182dB;而更为优良的空心Fe3O4纳米微球在频率5.59GHz处微波吸收频率达到-3.147dB。推测是由于空心纳米微球具有的结构，使得电磁波在其内部多次散射而消耗的结果。将Fe3O4纳米微球颗粒分别于与聚苯胺石墨烯二者复合，同时调控了与聚苯胺复合的质量比例，掺杂比例聚苯胺∶四氧化三铁=0.3∶1、0.4∶1、0.5∶1、0.6∶1，其中质量比例为0.3∶1时材料在5.5mm、6.12GHz附近达到最大反射吸收损耗，为-3.73dB，与空心Fe3O4相比，吸收波段向着低频移动。制备了Fe3O4/石墨烯复合型材料，与空心Fe3O4单体相比，在厚度1.5mm时，吸收峰移动到了高频的11.2GHz，并存在有最大吸收强度-10.66dB，那很可能是由于石墨烯的高导电性能，表明石墨烯对于复合吸波材料的介电损耗调控性质更高，与四氧化三铁的磁导率匹配更好。在Fe3O4/石墨烯复合的基础上，之后又继续与聚苯胺复合，制备了Fe3O4/石墨烯/聚苯胺三体复合材料，相比Fe3O4/石墨烯复合材料，在厚度为1.5mm时，三体材料的吸收峰移动到了更高的15.96GHz，并存在有最大吸收强度-24.56dB，达到了更为优良的吸波性能，表明聚苯胺/石墨烯复合材料比石墨烯对于复合吸波材料具有更为优良的导电性能，它对材料的介电损耗调控性质更高，匹配四氧化三铁的磁导率更好。

目录

声明

致谢

摘要

1．引言

1．1 吸波材料

1．1．1 吸波材料概述

1．1．2 吸波材料的研究现状

1．2 吸波材料的吸波机理

1．2．1 介电损耗

1．2．2 磁损耗

1．2．3 微波吸收的影响因素

1．3 磁性纳米材料

1．4 聚苯胺的特性和研究现状

1．4．1 聚苯胺掺杂机制

1．4．2 聚苯胺与铁磁性材料的复合

1．5 石墨烯的特性

1．6 选题依据和研究内容

2. 球形Fe3O4的制备方法研究

2．1 本章引论

2．2 实验部分

2．2．1 实验药品

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实心Fe3O4纳米颗粒制备

2．2．4 空心Fe3O4纳米颗粒反应机理

2．2．5 实心Fe3O4纳米颗粒制备工艺

2．3 分析测试与表征手段

2．3．1 物相结构分析

2．3．2 物相性能分析

2．4 Fe3O4的形貌和性能表征

2．4．1 Fe3O4的SEM表征

2．4．2 Fe3O4的傅里叶红外光谱表征

2．4．3 Fe3O4的X射线衍射谱线表征

2．4．4 Fe3O4的电磁参数分析

2．4．5 Fe3O4的磁滞回线

2．5 本章小结

3．Fe3O4／聚苯胺双体复合型吸波材料的制备和表征

3．1 本章引论

3．2 实验部分

3．2．1 实验药品

3．2．2 实验仪器

3．3 聚苯胺的制备和表征

3．3．1 制备步骤

3．3．2 聚苯胺的微观形貌图

3．4 Fe3O4／聚苯胺复合型吸波材料的制备

3．4．1 制备方案

3．4．2 用料配比

3．5 Fe3O4／聚苯胺复合型吸波材料的表征

3．5．1 SEM表征图

3．5．2 EDS元素分析

3．5．3 微波吸收性能

4．Fe3O4／石墨烯／聚苯胺三体复合型吸波材料的制备和表征

4．1 实验部分

4．1．1 实验药品

4．1．2 实验仪器

4．2 Fe3O4／石墨烯／聚苯胺复合型吸波材料的制备

4．3 Fe3O4／石墨烯／聚苯胺复合型吸波材料的表征

4．3．1 SEM形貌

4．3．2 XRD图谱表征

4．3．3 复合材料的吸波性能

4．4 本章小结

5．全文总结

参考文献

作者简历

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