石墨烯和二硫化钼复合材料用作电磁波吸收材料的应用
【技术领域】
[0001]本发明属于电磁波吸收材料领域，具体涉及一种石墨烯和二硫化钼复合材料用作电磁波吸收材料的应用，特别涉及所述石墨烯和二硫化钼复合材料用作电磁波屏蔽材料或电磁波防护材料。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的发展和工业文明的进步，各种电子仪器设备的应用日趋普遍，产生了越来越多的电磁辐射，所带来的电磁干扰也日益严重，这些都成为了许多设备失效的重要原因；同时，电磁污染也渗透到生产和生活的各个方面，严重损害人类的身体健康。因此，如何有效的预防和消除电磁波干扰成为科学研究的热门课题。
[0003]理想的吸波材料应具备厚度薄、密度低、频段宽和吸收强的特点。根据吸波机理的不同，可将吸波材料分为电损耗型和磁损耗型。导电高聚物、石墨等导电性强的材料的吸波机理主要是电损耗(包括导电损耗和介电损耗)，这些损耗主要来源于电子极化、原子极化、固有电偶极子取向极化和界面极化等；而一些磁性材料的吸波机理主要是磁损耗。
[0004]石墨稀依赖于其10 6 Ω ?cm的低电阻率和15000cm2/V ?S的高电子迀移率，成为一种电磁屏蔽材料，但现有的对石墨烯在电磁波吸收材料中的应用有如下研究:与具有磁性的金属氧化物复合，如俞书宏(Cong Huaiping, Water-Soluble Magnetic-Funct1nalizedReduced Graphene Oxide Sheets ；In situ Synthesis and Magnetic Resonance ImagingApplicat1ns[J].Small, 2010, 6, 169-173)将是氧化三铁和还原氧化石墨稀复合；付永月生(Fu Yongsheng, et al.High photocatalytic activity of magnetically separablemanganese ferrite grapheme heteroarchitctures[J].1ndustrial&EngineeringChemistry Research, 2012，51:725-731)用铁酸猛与石墨稀复合；与具有电磁波吸收性能的金属复合，如用刺链状镍和具有树枝状花瓣的钴复合；或者与聚合物，如聚苯胺(PANI) 22或聚环氧乙烷(ΡΕ0) 23进行原位聚合得到复合物。
[0005]石墨烯和二硫化钼的复合材料已有报道用于电极材料，如CN102839388公开了一种石墨烯/ 二硫化钼的复合电极材料及其制备方法。CN104746180公开了一种掺杂二硫化钼的导电纤维。
[0006]但目前还没有研究发现石墨烯和二硫化钼复合得到的材料具有电磁波吸收剂的性能。
【发明内容】
[0007]针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供石墨烯和二硫化钼复合材料用作电磁波吸收材料的新用途，具体说可以用作电磁波屏蔽材料的新用途，可用作电磁波防护材料的新用途。
[0008]本发明还提供了一种电磁波吸收材料，所述材料为石墨烯和二硫化钼复合材料，具体地，提供了一种电磁波屏蔽材料，所述材料为石墨烯和二硫化钼复合材料，具体地，提供了一种电磁波防护材料，所述材料为石墨烯和二硫化钼复合材料。
[0009]本发明提供的电磁波吸收材料为石墨烯和二硫化钼复合材料，推测其作用原理是:石墨烯具有表面能大、密度小的特点，而二硫化钼的引进使石墨烯的导电性下降，电磁波能顺利进入复合材料中进而被吸收，从而得到质轻、吸收频带宽、吸收能力强的新型吸波材料。
[0010]优选地，在本发明提供的应用和材料中，在石墨烯和二硫化钼的复合材料中，碳原子和硫原子的摩尔比为 1:10 ?10:1，例如 1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1 等。
[0011]优选地，所述石墨稀为还原氧化石墨稀(reduced graphene oxide，RG0)。
[0012]还原氧化石墨烯是将氧化石墨烯还原后得到的产物，具体的是先通过石墨与强酸(如浓硫酸、浓硝酸等)和氧化性物质(如高锰酸钾)反应生成氧化石墨，之后经过超声分散制备出氧化石墨烯(G0)，再通过还原剂(如肼、二甲基肼、对苯二酚、硼氢化钠、氢碘酸等)使G0中的含氧官能团(如羧基、环氧基和羟基等)挥发而得到石墨烯的方法。
[0013]优选地，所述石墨烯的碳氧原子比大于20，例如21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、38、40、46 等。
[0014]优选地，所述石墨稀的片层厚度< lOOnm，例如3nm、8nm、13nm、20nm、25nm、27nm、36nm、39nm、42nm、45nm、58nm、63nm、76nm、83nm、88nm、93nm 等，所述石墨稀的片层的二维尺寸 < 10 μ m，优选 1 μπι、2μπι、3μπι、4μπι、5μπι、6μπι、7 μηι、8μηι、9μηι 等。
[0015]优选地，所述石墨稀通过将氧化石墨稀还原得到。
[0016]优选地，所述氧化石墨稀的制备方法选自Brodie法、Hummers法、Staudenmaier法或改进的Hummers法中的任意一种。
[0017]Brodie法是首先用发烟ΗΝ03处理天然微粉石墨，石墨被氧化时，硝酸离子侵人石墨片层间，然后再投入KC104进一步氧化，随后将反应物投人大量水中，进行过滤，水洗至滤液接近中性后，干燥，得到氧化石墨。
[0018]Staudemaier法是用浓硫酸和发烟硝酸混合酸对石墨粉进行处理，同样也是以KC104为氧化剂。
[0019]Hummers法是将石墨粉和无水硝酸钠(NaN03)加入到置于冰浴内的浓硫酸中，强力搅拌下加入ΚΜη04，并用体积分数3% H202还原剩余的高锰酸钾和MnO 2，使其变为无色可溶的MnS04。在双氧水的处理下，悬浮液变成亮黄色。过滤、洗涤3次，然后真空脱水得到。所得到的氧化石墨片层具有褶铍型结构，且含氧量较大，官能团较为丰富，在纯水中可良好分散。
[0020]优选地，所述二硫化钼的片层厚度为10?100nm，例如13nm、20nm、25nm、27nm、36nm、39nm、42nm、45nm、58nm、63nm、76nm、83nm、88nm、93nm 等，优选 10 ?15nm ;所述二硫化钼的片层的二维尺寸为 0.08 ?2μπι，例如 0.09μπι、0.ΙΙμπκΟ.14μπι、0.18μπι、0.25μπκ
0.36 μ m、0.48 μ m、0.58 μ m、0.64 μ m、0.78 μ m、0.85 μ m、0.96 μ m、1.2 μ m、1.3 μ m、1.4 μ m、1.5μπι、1.6μπι、1.7μπι、1.8μπι、1.9μπι0.1 ~ 1 μ mD
[0021]优选地，所述二硫化钼通过将钼源物质还原得到。
[0022]优选地，所述钼源物质选自钼酸钠、钼酸铵、四硫代钼酸铵中的任意1种或至少2种的组合。
[0023]优选地，所述石墨烯和二硫化钼的复合材料通过如下方法制备:
[0024]将分散有氧化石墨烯和钼源物质的分散液干燥，得到氧化石墨烯和钼源物质的混合物，之后进行还原得到石墨烯和二硫化钼的复合材料。
[0025]优选地，所述还原的方式选自煅烧或还原性气氛下加热。
[0026]优选地，所述煅烧温度为400 ?1300°C，例如 420°C、470°C、520°C、580°C、630°C、680 °C、750 °C、780 °C、860 °C、900 °C、1020 °C、1180 °C、1200 °C、1250 °C 等，优选 800 ?1100 °C。
[0027]优选地，所述还原性气氛为氢气或含硫的还原性气氛，优选含硫的还原性气氛；所述含硫的还原性气氛优选为携带有二硫化碳的惰性气体；所述惰性气体优选氦气、氩气、氖气中的任意1种或至少2种的组合。
[0028]优选地，所述还原性气氛下加热的温度为400?1300 °C，例如420 °C、470 °C、520 °C、580 °C、630 °C、680 °C、750 °C、780 °C、860 °C、900 °C、1020 °C、1180 °C、1200 °C、1250 °C等。
[0029]示例性地，本发明所述石墨烯和二硫化钼复合材料的制备方法包括如下步骤:
[0030](1)氧化石墨稀采用改进的Hummers法制备:
[0031]将适量的石墨粉和浓硫酸混合，在冰浴条件下搅拌反应后，缓慢加入ΚΜη04，继续搅拌并缓慢加入去离子水，最后，加入h202，此时得到明黄色的氧化石墨分散液；将此液体过滤、冷冻干燥后得到氧化石墨粉；将上述氧化石墨粉溶于去离子水配成溶液后离心处理，取上清液烘干即得氧化石墨烯；
[0032](2)分散钼源:
[0033]取上述步骤(1)所制备的氧化石墨烯加入去离子水配成氧化石墨烯溶液，向所述氧化石墨烯溶液中加入钼酸钠，超声使钼酸钠均匀分散在氧化石墨烯溶液中；之后将所述分散有钼酸钠的氧化石墨烯溶液冷冻干燥，得到氧化石墨烯/钼酸钠混合粉末；
[0034](3)将所述氧化石墨烯/钼酸钠粉末转移到管式炉中，在含硫气氛下高温处理。
[0035]在步骤(3)中，氧化石墨烯在高温下被还原生成还原氧化石墨烯，钼酸钠与含硫气氛反应，生成二硫化钼。反应完成自然冷却到室温后，所得的产品经过去离子水反复洗涤后，干燥得到还原氧化石墨烯/二硫化钼复合物。
[0036]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0037](1)所述的石墨烯和二硫化钼复合材料可用作电磁波吸收材料，应用于电磁屏蔽或电磁防护设施，开拓了石墨烯和二硫化钼复合材料的新用途，为电磁波吸收材料提供了新的选择；
[0038](2)本发明提供了一种电磁波吸收材料，具有较强的电磁波吸收性能，石墨烯(尤其是还原氧化石墨烯)具有表面能大、密度小等特点，而二硫化钼的引进使还原氧化石墨烯的导电性下降，电磁波能顺利进入复合材料中进而被吸收，从而制备得到质轻、吸收频带宽、吸收能力强的新型吸波材料；
[0039](3)本发明提供的材料成本低廉、制备工艺简单、密度小，具有良好的电磁波吸收性能且稳定性好，因此在电磁波吸收、屏蔽等领域有较大的应用前景。
【附图说明】
[0040]图1为实施例1制备得到的石墨烯和二硫化钼的复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图；