一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料的制作方法

本发明涉及电磁波吸收材料制备技术领域，具体为一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料。

背景技术：

当前吸波材料逐渐向(层)薄、(质)轻、(频)宽、(吸波性能)强的方面发展，碳材料逐渐替代传统的铁氧体材料运用在吸波材料中。石墨烯是一种二维结构的纳米材料，具有大比表面积、优异的导电与导热性能、高力学性能，在复合材料领域有着广泛的应用。

二维石墨烯片层一般在其表面负载金属氧化物或导电高分子后，具有一定的吸波性能，但是所得吸波材料只有在匹配厚度较大的情况下(3-5mm)才具有较好的吸波性能，且添加量较大(质量比30-50％)，从而会造成材料质量增加较大，且力学性能下降。

近年来，将二维石墨烯片层通过水热反应形成微观多孔结构的三维海绵状还原氧化石墨烯是材料领域的研究热点，但是三维海绵结构还原氧化石墨烯自身的吸波性能较差，无法获得吸收10db以上的频率范围，因此很多研究都集中在三维海绵结构还原氧化石墨烯上负载铁氧体以提高吸波性能，但材料质量随之大幅提高。同时由于石墨烯的制备成本很高，因此石墨烯价格一直居高不下，材料以石墨烯占主体会导致材料制备成本高，难以推广。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和还原氧化石墨烯组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的石墨烯片层穿插在二硫化钨片层中，形成层层穿插堆叠结构。

优选的，其制备方法包括以下步骤：

a、将氧化石墨烯分散在体积比为1:1的水、n，n-二甲基甲酰胺混合溶液中，浓度为1.0mg/ml；

b、将0.6g六氯化钨加入到步骤a的溶液中搅拌均匀；

c、将1.2g硫代乙酰胺加入到步骤b的溶液中搅拌均匀；

d、将步骤c中的均匀混合溶液放入反应釜中，120℃加热进行反应；

e、经过步骤d的反应，此时六氯化钨与硫代乙酰胺反应生成二硫化钨纳米片层，氧化石墨烯被还原，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后，进行冷冻干燥。

优选的，所述步骤e中冷冻干燥温度-50℃--55℃，冷冻干燥24小时-26小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中采用的还原氧化石墨烯用量少，成本低，还原氧化石墨烯仅占总质量的10％；制得的吸波材料与石蜡按混合均匀后，在占总质量10％的情况下，当匹配厚度为3.0mm时，于2-18ghz频率范围内，反射损失低于-10db的频率带宽可达8.74ghz，最大值出现在14.16ghz时，此时反射损失为-42.86db。

附图说明

图1为实施例1的吸波性能。

图2为实施例2的吸波性能。

图3为实施例3的吸波性能。

图4为对比例1的吸波性能。

图5为对比例2的吸波性能。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

本发明提供如下技术方案：一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和还原氧化石墨烯组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的石墨烯片层穿插在二硫化钨片层中，形成层层穿插堆叠结构。

本实施例的制备方法包括以下步骤：

a、将氧化石墨烯分散在体积比为1:1的水、n，n-二甲基甲酰胺混合溶液中，浓度为1.0mg/ml；

b、将0.6g六氯化钨加入到步骤a的溶液中搅拌均匀；

c、将1.2g硫代乙酰胺加入到步骤b的溶液中搅拌均匀；

d、将步骤c中的均匀混合溶液放入反应釜中，120℃加热进行反应；

e、经过步骤d的反应，此时六氯化钨与硫代乙酰胺反应生成二硫化钨纳米片层，氧化石墨烯被还原，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后，进行冷冻干燥。

本实施例中，步骤e中冷冻干燥温度-50℃，冷冻干燥24小时。

将二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料与石蜡混合均匀，石蜡占总质量95％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图1所示。

在图1中，横坐标为测试的频率范围2-18ghz，纵坐标为反射损失，纵坐标值越小，表示电磁波吸收的越多，-10db为电磁波能量衰减了90％，因此超过-10db的区域称为有效吸收区域。

实施例二：

一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和还原氧化石墨烯组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的石墨烯片层穿插在二硫化钨片层中，形成层层穿插堆叠结构。

本实施例的制备方法包括以下步骤：

a、将氧化石墨烯分散在体积比为1:1的水、n，n-二甲基甲酰胺混合溶液中，浓度为1.0mg/ml；

b、将0.6g六氯化钨加入到步骤a的溶液中搅拌均匀；

c、将1.2g硫代乙酰胺加入到步骤b的溶液中搅拌均匀；

d、将步骤c中的均匀混合溶液放入反应釜中，120℃加热进行反应；

e、经过步骤d的反应，此时六氯化钨与硫代乙酰胺反应生成二硫化钨纳米片层，氧化石墨烯被还原，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后，进行冷冻干燥。

本实施例中，步骤e中冷冻干燥温度-55℃，冷冻干燥26小时。

将二硫化钨-还原氧化石墨烯自组装结构吸波材料与石蜡混合均匀，石蜡占总质量90％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图2所示。

实施例三：

一种二硫化钨-还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料，所述吸波材料由二硫化钨和还原氧化石墨烯组成，材料整体呈黑色海绵状，所述的石墨烯片层穿插在二硫化钨片层中，形成层层穿插堆叠结构。

本实施例的制备方法包括以下步骤：

a、将氧化石墨烯分散在体积比为1:1的水、n，n-二甲基甲酰胺混合溶液中，浓度为1.0mg/ml；

b、将0.6g六氯化钨加入到步骤a的溶液中搅拌均匀；

c、将1.2g硫代乙酰胺加入到步骤b的溶液中搅拌均匀；

d、将步骤c中的均匀混合溶液放入反应釜中，120℃加热进行反应；

e、经过步骤d的反应，此时六氯化钨与硫代乙酰胺反应生成二硫化钨纳米片层，氧化石墨烯被还原，将反应后的固体产物多次离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后，进行冷冻干燥。

本实施例中，步骤e中冷冻干燥温度-52℃，冷冻干燥25小时。

将二硫化钨-还原氧化石墨烯自组装结构吸波材料与石蜡混合均匀，石蜡占总质量85％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图3所示。

对比例1：将0.6g六氯化钨溶于60mln，n-二甲基甲酰胺溶液中，再加入1.2g硫代乙酰胺分散在均匀，将混合溶液放入反应釜中，120℃加热进行反应；反应后的固体产物经离心，醇洗，水洗，洗去其中杂质后，-50℃冷冻干燥24小时获得单纯二硫化钨三维自组装结构吸波材料。

将单纯二硫化钨三维自组装结构吸波材料与石蜡混合均匀，石蜡占总质量90％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图4所示。

对比例2：将氧化石墨烯分散于60ml水中，浓度为1.0mg/ml。放入反应釜中120℃加热12小时后取出，-50℃冷冻干燥24小时获得单纯还原氧化石墨烯三维自组装结构。

将单纯还原氧化石墨烯三维自组装结构吸波材料与石蜡混合均匀，石蜡占总质量90％，压入环形模具中制成样品，其中，环形模具高2.0mm，外径7.0mm，内径3.0mm，其吸波性能如附图5所示。

本发明中采用的还原氧化石墨烯用量少，成本低，还原氧化石墨烯仅占总质量的10％；制得的吸波材料与石蜡按混合均匀后，在占总质量10％的情况下，当匹配厚度为3.0mm时，于2-18ghz频率范围内，反射损失低于-10db的频率带宽可达8.74ghz，最大值出现在14.16ghz时，此时反射损失为-42.86db。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。