本發(fā)明涉及磁性復(fù)合材料的制備方法，特別是一種制備石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)：

隨著各種電子產(chǎn)品、通訊設(shè)備的普及，以及各類城市交通運(yùn)輸系統(tǒng)包括電車、地鐵、輕軌和動(dòng)車等的應(yīng)用，電磁輻射對(duì)人們的生活所造成的影響越來越嚴(yán)重。電磁輻射已被世界衛(wèi)生組織定義為繼水污染、大氣污染和噪聲污染之后的第四大污染。

傳統(tǒng)電磁屏蔽材料主要由金屬材料構(gòu)成，但是金屬材料存在易腐蝕、成本高、加工難等缺點(diǎn)，應(yīng)用范圍受到限制。而目前廣泛使用的電磁屏蔽涂料主要依靠添加導(dǎo)電填料，通過反射損耗實(shí)現(xiàn)屏蔽效能，但反射回環(huán)境中的電磁波易造成二次污染。

石墨烯是單層碳原子以sp²雜化方式形成的一種蜂窩狀平面超薄碳質(zhì)新材料，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能。m型鋇鐵氧體具有穩(wěn)定的六角晶系結(jié)構(gòu)、較高的磁導(dǎo)率和飽和磁化強(qiáng)度。因此，若將石墨烯和鋇鐵磁性材料進(jìn)行復(fù)合，有望提高電磁波吸收效率，起到良好的電磁屏蔽作用。

cn103030139a公開了一種磁性石墨烯復(fù)合材料的合成方法及其應(yīng)用，該材料是通過在高壓反應(yīng)釜中150-170℃高溫水熱處理20-40小時(shí)以及惰性氣體下350-450℃高溫煅燒2-4小時(shí)得到的磁性石墨烯復(fù)合材料，該方法雖然能夠得到分散性良好的磁性石墨烯復(fù)合材料，但過程涉及苛刻的高溫高壓反應(yīng)條件，且工藝相對(duì)復(fù)雜。cn102876288a公開了一種石墨烯/鋇鐵氧體復(fù)合吸波材料及其制備方法，該方法通過濃硫酸氧化石墨，然后與鋇鐵氧體懸浮液超聲混合，最后轉(zhuǎn)入反應(yīng)釜中進(jìn)行水熱還原得到復(fù)合吸波材料，此方法涉及強(qiáng)酸的使用，且設(shè)備要求較為苛刻，不利于工業(yè)生產(chǎn)及推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種制備石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料的方法，該方法耗時(shí)短，且反應(yīng)條件溫和。所述制備方法包括如下步驟：

（1）往去離子水中加入表面活性劑，機(jī)械攪拌下，加入石墨烯，并超聲分散20-30min，得到石墨烯分散液；

（2）將裝有（1）所述石墨烯分散液的三口燒瓶置于油浴鍋中，冷凝管通水冷凝同時(shí)通惰性氣體保護(hù)，然后將六水合氯化鐵、四水合氯化亞鐵和二水合氯化鋇分別用去離子水溶解后，依次注入石墨烯分散液中，加熱至60-70℃后，注入氫氧化鈉和碳酸銨水溶液，60-70℃條件下繼續(xù)反應(yīng)0.5-1h；

（3）反應(yīng)結(jié)束，降至室溫，磁鐵吸附除去上清液，固體用去離子水洗滌,隨后冷凍干燥得到石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料。進(jìn)一步地，所述表面活性劑為十二烷基磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉的一種或幾種。

進(jìn)一步地，所述表面活性劑在所述（1）中去離子水中的濃度為0.5-2.0mmol/l。

進(jìn)一步地，所述（1）中去離子水與所述（1）中石墨烯的質(zhì)量比為3000:2~5。

進(jìn)一步地，所述惰性氣體為氮?dú)?、氬氣、氦氣?/p>

進(jìn)一步地，所述六水合氯化鐵與所述（2）中石墨烯的質(zhì)量比為1~10:1。

進(jìn)一步地，所述的四水合氯化亞鐵與所述（2）石墨烯的質(zhì)量比為0.4~5:1。

進(jìn)一步地，所述的二水合氯化鋇與所述（2）中石墨烯的質(zhì)量比為0.1~10:1。

進(jìn)一步地，所述的氫氧化鈉與所述（2）中石墨烯的質(zhì)量比為0.4~6:1。

進(jìn)一步地，所述的碳酸銨與所述石墨烯的質(zhì)量比為0.1-10:1。

本發(fā)明采用石墨烯為原料原位負(fù)載鋇鐵氧體，避免了濃硫酸和高錳酸鉀的使用，過程耗時(shí)短，反應(yīng)條件溫和，有利于規(guī)?；a(chǎn)。所制備的石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料克服傳統(tǒng)電磁屏蔽材料單純依靠導(dǎo)電材料對(duì)電磁波的反射損耗（電損耗）來提高屏蔽效能的短板，同時(shí)兼具吸收損耗（磁損耗），拓寬了材料對(duì)電磁波的吸收范圍，解決了傳統(tǒng)電磁反射損耗帶來的二次污染問題。將其作為導(dǎo)電填料添加到電磁屏蔽涂料中，能夠起到良好的電磁屏蔽作用。

附圖說明

圖1石墨烯xrd圖。

圖2實(shí)施例中石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料在外加磁場(chǎng)作用下的磁化行為。

圖3石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料xrd圖。

圖4石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料磁性能測(cè)試結(jié)果。

圖5石墨烯-鋇鐵電磁屏蔽涂層性能測(cè)試結(jié)果。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

其中圖1為實(shí)施例1、2、3采用的石墨烯的xrd圖；圖2為實(shí)施例1、2、3制得的石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料在外加磁場(chǎng)作用下的磁化行為；圖3為實(shí)施例1制得的石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料xrd圖；圖4為實(shí)施例1制得的石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料磁性能測(cè)試結(jié)果；圖5為實(shí)施例1中石墨烯-鋇鐵電磁屏蔽涂層性能測(cè)試結(jié)果。

實(shí)施例1：

往300ml去離子水中加入十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑使表面活性劑濃度為1.2mmol/l；機(jī)械攪拌下，加入0.4g石墨烯，并超聲分散30min，得到石墨烯分散液。

將裝有上述石墨烯分散液的三口燒瓶置于油浴鍋中，冷凝管通水冷凝同時(shí)通氬氣保護(hù)，然后將1.62g六水合氯化鐵、0.84g四水合氯化亞鐵、0.15g二水合氯化鋇分別用5ml去離子水溶解后，依次注入石墨烯分散液中，加熱至70℃后，注入濃度為6.0mol/l的氫氧化鈉水溶液和濃度為0.4mol/l的碳酸銨水溶液各5ml，70℃條件下繼續(xù)反應(yīng)1h。

反應(yīng)結(jié)束，降至室溫，磁鐵吸附除去上清液，固體用去離子水洗滌,隨后冷凍干燥得到石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料。

將上述石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料分散于去離子水中，當(dāng)加入外加磁場(chǎng)時(shí)，石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料迅速被吸至磁場(chǎng)一側(cè)（圖2）。經(jīng)測(cè)試，所制石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料飽和磁化強(qiáng)度可達(dá)75emu/g（圖4）。將所制石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料作為填料添加到樹脂中制成電磁屏蔽涂料，通過簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌，涂料細(xì)度可達(dá)到30μm以下，具有良好的分散穩(wěn)定性。將該電磁屏蔽涂料固化成涂層并進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果表明涂層具有良好的電磁屏蔽效能（圖5）。

實(shí)施例2：

往300ml去離子水中加入十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑使表面活性劑濃度為1.0mmol/l；機(jī)械攪拌下，加入0.2g石墨烯，并超聲分散25min，得到石墨烯分散液。

將裝有上述石墨烯分散液的三口燒瓶置于油浴鍋中，冷凝管通水冷凝同時(shí)通氬氣保護(hù)，然后將1g六水合氯化鐵、0.52g四水合氯化亞鐵、0.0765g二水合氯化鋇分別用5ml去離子水溶解后，依次注入石墨烯分散液中，加熱至65℃后，注入濃度為2.0mol/l的氫氧化鈉水溶液和濃度為4.0mol/l的碳酸銨水溶液各5ml，65℃條件下繼續(xù)反應(yīng)0.75h。

反應(yīng)結(jié)束，降至室溫，磁鐵吸附除去上清液，固體用去離子水洗滌,隨后冷凍干燥得到石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料。

經(jīng)測(cè)試，所制石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料飽和磁化強(qiáng)度與實(shí)施例1相近。將所制石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料作為填料添加到樹脂中制成電磁屏蔽涂料，通過簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌，涂料細(xì)度可達(dá)到30μm以下，具有良好的分散穩(wěn)定性。將該電磁屏蔽涂料固化成涂層并進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果表明涂層具有良好的電磁屏蔽效能。

實(shí)施例3：

往300ml去離子水中加入十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑使表面活性劑濃度為0.8mmol/l；機(jī)械攪拌下，加入0.5g石墨烯，并超聲分散20min，得到石墨烯分散液。

將裝有上述石墨烯分散液的三口燒瓶置于油浴鍋中，冷凝管通水冷凝同時(shí)通氬氣保護(hù)，然后將1g六水合氯化鐵、0.3g四水合氯化亞鐵、0.05g二水合氯化鋇分別用5ml去離子水溶解后，依次注入石墨烯分散液中，加熱至60℃后，注入濃度為3.0mol/l的氫氧化鈉水溶液和濃度為0.1mol/l的碳酸銨水溶液各5ml，60℃條件下繼續(xù)反應(yīng)0.5h。

反應(yīng)結(jié)束，降至室溫，磁鐵吸附除去上清液，固體用去離子水洗滌,隨后冷凍干燥得到石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料。

經(jīng)測(cè)試，所制石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料飽和磁化強(qiáng)度為62emu/g，與實(shí)施例1相比略有下降。將所制石墨烯-鋇鐵磁性復(fù)合材料作為填料添加到樹脂中制成電磁屏蔽涂料，通過簡(jiǎn)單的機(jī)械攪拌，涂料細(xì)度可達(dá)到30μm以下，具有良好的分散穩(wěn)定性。將該電磁屏蔽涂料固化成涂層并進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果表明涂層仍具有良好的電磁屏蔽效能。

最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。