纳米铁氧体_石墨烯复合材料的结构磁性和吸波性能研究

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1、分类号：密级：公开UDC：编号：201321801026河北工业大学硕士学位论文纳米铁氧体/石墨烯复合材料的结构磁性和吸波性能研究论文作者：张晨飞学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：孟凡斌职称：研究员资助基金项目：国家自然科学基金.No.51371075DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistrySTRUCTURAL,MAGNETICANDMICROWAVEABSORBINGPROPERTIESOFNANOFERRI

2、TE/GRAPHENECOMPOSITESbyZhangChenfeiSupervisor:Prof.MengFanbinMAY2016ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina.No.51371075摘要尖晶石型铁氧体作为传统的吸波材料，具有吸收效率高、频带宽的特点，但是密度大、热性能较差的缺点制约了该种材料的发展。石墨烯的密度小、机械性能好、电性能优秀，将两二者结合起来可以弥补铁氧体材料的不足。本文通过水热法将这两种材料进行复合，制备了两个体系的纳米铁氧体/石墨烯复合材料，通过XRD、FTIR、Raman、SE

3、M等测试手段研究分析了氧化石墨、石墨烯、以及复合材料的结构、微观形貌、元素组成等，通过VSM研究了复合材料的磁性能，通过网络矢量分析仪测试了不同体系的铁氧体/石墨烯复合材料的电磁参数，通过模拟计算得出了不同厚度的吸波层的吸波性能的优劣，并研究了吸波机制。XRD表明采用水合肼法与水热法还原氧化石墨制备的RGO在20°至30°间出现了宽且弱的特征峰且GO的特征衍射峰消失，FTIR说明GO中存在大量含氧官能团，RGO中这些官能团基本被去除，Raman光谱表明RGO的sp2杂化区域减小，无序性增大，缺陷增多，DSC-TGA表明其在500℃以下具有较好的热稳定性，SEM表明其结构为堆叠的片层状结构。制备

4、RGO的两种方法中，以水热法制备的RGO还原程度较好，方法较为便捷。复合材料的最佳制备工艺为反应温度180℃，保温12h，SEM照片表明复合材料由堆叠起来的片层以及团聚的微米级球状粒子组成，NixCo1-xFe2O4复合材料的磁测量结果表明x=0.4时，饱和磁化强度Ms最大，达到45.6emu/g，吸波性能测试结果表明不同GO添加量的Ni0.4Co0.6Fe2O4/RGO复合材料在GO添加量15%，厚度3.0mm时，吸波性能最好，其损耗在16.3GHz处最大，为-3.2dB。Ni0.4CoxZn0.6-xFe2O4/RGO复合材料的磁测量结果表明x=0.2时，饱和磁化强度Ms最大，为59.7e

5、mu/g，获得最佳性能的样品参数为GO添加20%，厚度5.0mm，其损耗在9.2GHz处达到最大，为-3.4dB，略好于NixCo1-xFe2O4/RGO复合材料。综合上述实验数据，提出了两个改善样品吸波性能的方法，即改善铁氧体制备方法与二者的复合工艺，进而提高磁损耗与介电性能，达到提高吸波性能的目的。关键字：石墨烯铁氧体吸波材料IAbstractThespinelferritehasmanyadvantagesasakindoftraditionalmicrowaveabsorbingmaterials,suchashighabsorbingefficiency,broadfrequency

6、band,buthighdensityandpoorthermalperformancerestrictitsapplication.Whilegraphene'slowdensity,excellentmechanicalbehaviorandelectricalpropertieswillremedythedisadvantagesofferriteifcombinedwithit.Inthisresearch,ferrite/graphenecompositesweresynthesizedthroughhydrothermalmethod,andthestructure,morphol

7、ogyandsurfaceelementsofGO,grapheneandcompositewerestudiedbyXRD,FTIR,RamanandSEM.ThemagneticpropertywasresearchedbyVSM.Theelectromagneticparameterswerecharacterizedbythevectornetworkanalyzer.Thereflect