Fe(Co-Ni-Zn)摻雜CeO2-RGO復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性質，是典型的導電型微波吸收材料之一。介電型半導體氧化物CeO2具有螢石型結構及獨特的氧空位缺陷，CeO2和RGO的復合，能提高復合材料的微波吸收性能。Fe(Co/Ni/Zn)摻雜CeO2/RGO，可以調節(jié)復合材料的阻抗匹配，誘發(fā)CeO2晶體的晶格畸變，豐富結構中的氧空位濃度，增強極子極化。復合材料中各組分間協(xié)同作用，有效改善了復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復合材料的基礎上，通過一步水熱法，根據投料比制備了系列Fe(Co/Ni/Zn)摻雜的CeO2/RGO復合材料，采用XRD、XPS、TEM、SEM對樣品的結構、物質組成及形貌進行了表征分析，采用矢量網絡分析儀表征了復合材料的電磁參數，根據傳輸線理論計算其在2-18GHz測量范圍內的反射損耗。具體的結果如下:
　　1、以改進的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復合材料。討論了投料比對復合材料結構、形貌及微波吸收性能的影響。實驗結果說明:Co的摻雜沒有改變CeO2的晶體結構，并帶來氧空位缺陷，導致材料內部電子極化的增強。摻雜后的CeO2納米粒子緊密分散在RGO表面，異質組分間的相互作用，提升了材料的界面極化，促進了其對微波的吸收。當復合材料中nCo∶nCe為1∶6（投料比）時，復合材料在6.4GHz處最大反射損耗值為-53.66dB，對應的匹配厚度為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復合材料?？疾炝送读媳葘秃喜牧系慕Y構、形貌及微波吸收性能的影響。結果說明:Ni的摻雜沒有改變CeO2的晶體結構，且在低頻段增加了材料的磁損耗機制，調節(jié)了復合材料的阻抗匹配。樣品最大反射損耗峰的對應頻率在測量范圍內隨著厚度的增加向低頻率移動。當摻雜含量為nNi∶nCe=1∶4（投料比）時，鎳摻雜CeO

5、2/RGO納米復合材料的在6.72GHz處最大反射損耗為-21.79dB，對應的匹配厚度為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復合材料?？疾炝送读媳葘秃喜牧系慕Y構、形貌及微波吸收性能的影響。實驗結果說明:Fe(Zn)的摻雜沒有改變CeO2的特殊晶體結構，摻雜帶來的晶格畸變會促進復合材料吸波性能的提升。對Fe摻雜的CeO2/RGO復合材料來說，隨著投

6、料比nFe∶nCe的增加，復合材料的趨膚深度會變大，導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nFe∶nCe（投料比）=1∶4時，Fe摻雜CeO2/RGO復合材料的最大反射損耗值為-16.36dB，相應的頻率和匹配厚度分別為2.64GHz和4.5mm。對Zn摻雜的CeO2/RGO復合材料來說，當nZn∶nCe（投料比）=1∶4時，復合材料在9.28GHz處最大反射損耗值-36.88dB，匹配厚度為3mm。且Zn摻雜的CeO