Fe(Co-Ni-Zn)摻雜CeO2-RGO復(fù)合材料的制備及吸波性能研究.pdf

1、還原氧化石墨烯(RGO)有著特殊的物理及化學(xué)性質(zhì)，是典型的導(dǎo)電型微波吸收材料之一。介電型半導(dǎo)體氧化物CeO2具有螢石型結(jié)構(gòu)及獨(dú)特的氧空位缺陷，CeO2和RGO的復(fù)合，能提高復(fù)合材料的微波吸收性能。Fe(Co/Ni/Zn)摻雜CeO2/RGO，可以調(diào)節(jié)復(fù)合材料的阻抗匹配，誘發(fā)CeO2晶體的晶格畸變，豐富結(jié)構(gòu)中的氧空位濃度，增強(qiáng)極子極化。復(fù)合材料中各組分間協(xié)同作用，有效改善了復(fù)合材料的微波吸收性能。
　　本工作是在課題組之前研究CeO

2、2/RGO復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，通過一步水熱法，根據(jù)投料比制備了系列Fe(Co/Ni/Zn)摻雜的CeO2/RGO復(fù)合材料，采用XRD、XPS、TEM、SEM對(duì)樣品的結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成及形貌進(jìn)行了表征分析，采用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀表征了復(fù)合材料的電磁參數(shù)，根據(jù)傳輸線理論計(jì)算其在2-18GHz測(cè)量范圍內(nèi)的反射損耗。具體的結(jié)果如下:
　　1、以改進(jìn)的Hummers法制備氧化石墨，并將RGO作為基體、硝酸鈰作為鈰源，采用硝酸鈷為摻雜劑制備Co摻雜的C

3、eO2/RGO復(fù)合材料。討論了投料比對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)、形貌及微波吸收性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明:Co的摻雜沒有改變CeO2的晶體結(jié)構(gòu)，并帶來氧空位缺陷，導(dǎo)致材料內(nèi)部電子極化的增強(qiáng)。摻雜后的CeO2納米粒子緊密分散在RGO表面，異質(zhì)組分間的相互作用，提升了材料的界面極化，促進(jìn)了其對(duì)微波的吸收。當(dāng)復(fù)合材料中nCo∶nCe為1∶6（投料比）時(shí)，復(fù)合材料在6.4GHz處最大反射損耗值為-53.66dB，對(duì)應(yīng)的匹配厚度為3.5mm;低于-10dB的最

4、大吸收帶寬為4GHz，匹配厚度為2mm。
　　2、以RGO為基體，將硝酸鈰作為鈰源，采用硝酸鎳為摻雜劑制備Ni摻雜的CeO2/RGO復(fù)合材料。考察了投料比對(duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌及微波吸收性能的影響。結(jié)果說明:Ni的摻雜沒有改變CeO2的晶體結(jié)構(gòu)，且在低頻段增加了材料的磁損耗機(jī)制，調(diào)節(jié)了復(fù)合材料的阻抗匹配。樣品最大反射損耗峰的對(duì)應(yīng)頻率在測(cè)量范圍內(nèi)隨著厚度的增加向低頻率移動(dòng)。當(dāng)摻雜含量為nNi∶nCe=1∶4（投料比）時(shí)，鎳摻雜CeO

5、2/RGO納米復(fù)合材料的在6.72GHz處最大反射損耗為-21.79dB，對(duì)應(yīng)的匹配厚度為4mm。
　　3、以RGO為基體，將硝酸鈰作為鈰源，采用硝酸鐵（硝酸鋅）為摻雜劑制備Fe(Zn)摻雜的CeO2/RGO復(fù)合材料?？疾炝送读媳葘?duì)復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、形貌及微波吸收性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明:Fe(Zn)的摻雜沒有改變CeO2的特殊晶體結(jié)構(gòu)，摻雜帶來的晶格畸變會(huì)促進(jìn)復(fù)合材料吸波性能的提升。對(duì)Fe摻雜的CeO2/RGO復(fù)合材料來說，隨著投

6、料比nFe∶nCe的增加，復(fù)合材料的趨膚深度會(huì)變大，導(dǎo)致材料的最大反射損耗值隨著材料匹配厚度的增加而變大。當(dāng)nFe∶nCe（投料比）=1∶4時(shí)，F(xiàn)e摻雜CeO2/RGO復(fù)合材料的最大反射損耗值為-16.36dB，相應(yīng)的頻率和匹配厚度分別為2.64GHz和4.5mm。對(duì)Zn摻雜的CeO2/RGO復(fù)合材料來說，當(dāng)nZn∶nCe（投料比）=1∶4時(shí)，復(fù)合材料在9.28GHz處最大反射損耗值-36.88dB，匹配厚度為3mm。且Zn摻雜的CeO