CN110256732B - 一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法 - Google Patents
一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110256732B CN110256732B CN201910346723.XA CN201910346723A CN110256732B CN 110256732 B CN110256732 B CN 110256732B CN 201910346723 A CN201910346723 A CN 201910346723A CN 110256732 B CN110256732 B CN 110256732B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- graphene
- cellulose
- solution
- aqueous solution
- electromagnetic shielding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 88
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 123
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 63
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 43
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 39
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 37
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 25
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 claims abstract description 23
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 23
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 13
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 claims description 12
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 claims description 12
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 12
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims description 11
- ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N D-erythro-ascorbic acid Natural products OCC1OC(=O)C(O)=C1O ZZZCUOFIHGPKAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229930003268 Vitamin C Natural products 0.000 claims description 8
- 235000019154 vitamin C Nutrition 0.000 claims description 8
- 239000011718 vitamin C Substances 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 27
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 abstract description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 229920000875 Dissolving pulp Polymers 0.000 abstract 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/0066—Use of inorganic compounding ingredients
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
- C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0073—Shielding materials
- H05K9/0081—Electromagnetic shielding materials, e.g. EMI, RFI shielding
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2201/00—Foams characterised by the foaming process
- C08J2201/04—Foams characterised by the foaming process characterised by the elimination of a liquid or solid component, e.g. precipitation, leaching out, evaporation
- C08J2201/048—Elimination of a frozen liquid phase
- C08J2201/0484—Elimination of a frozen liquid phase the liquid phase being aqueous
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/02—Cellulose; Modified cellulose
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2265—Oxides; Hydroxides of metals of iron
- C08K2003/2275—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/02—Elements
- C08K3/04—Carbon
- C08K3/042—Graphene or derivatives, e.g. graphene oxides
Abstract
本发明公开了一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁‑石墨烯‑纤维素导电复合气凝胶及其制备方法。该制备方法包括：将纤维素溶解在氢氧化钠/尿素的水溶液中，然后把氧化石墨烯水溶液与纤维素溶液混合后流延成膜得到水凝胶，经还原剂原位还原后，再将水凝胶依次在氯化铁和氯化亚铁的水溶液和碱溶液中浸泡原位生成四氧化三铁，去离子水多次冲洗后，冷冻干燥后即得所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁‑石墨烯‑纤维素导电复合气凝胶。本发明提供的气凝胶的电磁屏蔽效果很好。本发明提供的制备方法，具有工艺过程简单、操作方便及对环境无污染等优点。本发明提供的复合气凝胶能够应用于电磁屏蔽材料等领域中。
Description
技术领域
本发明属于电磁屏蔽领域，具体涉及一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法。
随着现代通讯设备的发展，电子设备和无线电通讯在我们的日常生活得以广泛使用。同时。电磁辐射的危害也日趋严重，不但会对电子设备的正常运行进行干扰，还会对人类的身体健康造成危害。因此，采用电磁屏蔽材料来消除这种电磁辐射的危害是迫切需求的。当前，电磁屏蔽广泛应用在军工和民用领域，例如无线设备，飞机制造，电子设备等等。因此，现在我们对于电磁屏蔽材料的要求和性能也越来越高。然而，传统的电磁屏蔽材料基本是以金属为基础的，有着不利于加工，容易腐蚀，屏蔽材料密度高等缺陷，因此，探索质轻，稳定和高电磁屏蔽性能的电磁屏蔽材料是迫切需要解决的问题。同时随着白色污染和塑料回收问题越来越严重，可回收利用和可生物降解的天然高分子越来越受到关注。纤维素作为一种最丰富的天然高聚物有广泛应用前景。由于它价格低廉且可生物降解，可用于制备包装膜和功能材料，以解决环境污染问题。另外，由于纤维素气凝胶材料具有很好的加工性，可电磁屏蔽材料的基体，和四氧化三铁和石墨烯共同发挥作用，来提高这种材料的电磁屏蔽性能。这种气凝胶材料既有良好的磁性能和导电性能以及质量轻等优势，继而有着优异的电磁屏蔽性能，也有高分子材料的易加工性和力学性能，可以广泛应用在电磁屏蔽等多个领域。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法。
本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。
本发明提供的一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，包括：以纤维素为基材，复合氧化石墨烯，还原后再原位生成四氧化三铁制备得到用于电磁屏蔽领域的复合气凝胶材料；所述制备复合气凝胶的工艺具有过程简单、操作方便及对环境无污染等优点。本发明提供的复合导电气凝胶能够应用于电磁屏蔽材料等领域。
本发明提供的一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将氢氧化钠与尿素加入水中，混合均匀得到氢氧化钠/尿素的混合水溶液，把氧化石墨烯分散在水中，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)将步骤(1)所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液进行预冷处理，然后加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；将步骤(1)所述氧化石墨烯的水溶液加入纤维素溶液中，混合均匀得到混合液；将混合液流延成膜，然后在稀硫酸溶液中进行凝固浴处理，凝固成形得到水凝胶，取出后在去离子水中多次洗涤；
(3)将步骤(2)洗涤后的水凝胶浸泡在还原剂溶液中进行还原处理(原位还原)，得到石墨烯-纤维素复合水凝胶，取出后在去离子水中多次洗涤；
(4)将氯化铁与氯化亚铁加入水中，混合均匀得到氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液，将步骤(3)洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶依次浸泡在所述氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液及碱性溶液中，得到四氧化三铁-石墨烯-纤维素复合水凝胶，去离子水多次洗涤，冷冻干燥得到所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶。
进一步地，步骤(1)所述氢氧化钠与尿素的质量比为6：14～8：10；所述尿素与水的质量比为10：82～14：80；所述氧化石墨烯的水溶液的质量百分比浓度为0.2～2％。
优选地，步骤(2)所述预冷温度为-12～-20℃，预冷时间为1-2小时；优选地，步骤(2)所述搅拌均匀的搅拌时间(溶解纤维素的搅拌时间)为5～10分钟。
进一步地，步骤(2)所述纤维素的质量为氢氧化钠/尿素的混合水溶液质量的2～8％；步骤(1)所述氧化石墨烯和步骤(2)所述纤维素的质量比为2：98-8：92。
进一步地，步骤(2)所述氧化石墨烯的水溶液的体积为纤维素溶液体积的10％-30％。
进一步地，步骤(2)所述稀硫酸溶液的质量百分比浓度为4％-6％，所述凝固浴处理的时间为5-10分钟。
进一步地，步骤(3)所述还原剂溶液包括维生素C的水溶液，所述维生素C的水溶液的浓度为30-50g/L；所述还原处理的温度为90-95摄氏度，所述还原处理的时间为1-2小时。
进一步地，步骤(4)所述氯化铁与氯化亚铁的摩尔比为1.6：1.4-2.4：0.6；所述氯化铁与水的质量体积比为5-10：1g/L。
进一步地，步骤(4)所述洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液的时间为30-60分钟；步骤(4)所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液，质量百分比浓度为5％-10％，所述洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在碱溶液中的时间为5-10分钟。
优选地，步骤(3)中所述冷冻干燥的时间为20-24小时。
本发明提供一种由上述的制备方法制得的应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶。
与现有技术相比，本发明具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的制备方法，所使用的原料纤维素是自然界中最广泛额天然高分子材料，来源广泛，价格便宜，属环境友好材料；所述制备方法具有工艺简单、对设备要求不高、有利于大规模生产及操作简单方便等优点。
(2)本发明制备得到的纤维素基气凝胶，泡孔均一，同时石墨烯和四氧化三铁发挥协同作用，能够共同提高这种气凝胶材料的电磁屏蔽效果。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的具体实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程，均是本领域技术人员可参照现有技术实现或理解的。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，视为可以通过市售购买得到的常规产品。
实施例1
实施例1提供的应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g氢氧化钠与尿素加入水中，混合均匀得到氢氧化钠/尿素的混合水溶液，在所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为7wt％，尿素的质量百分比浓度为12wt％；把0.08克氧化石墨烯分散在20毫升水中，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)将步骤(1)所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液进行预冷处理，预冷处理的温度为-12摄氏度，预冷处理的时间为1小时；将3.92克纤维素加入到96克氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，搅拌5分钟，搅拌均匀得到纤维素溶液，把20毫升氧化石墨烯的水溶液加入100毫升纤维素溶液中，混合均匀得到混合液；将混合液在玻璃板上流延成膜，然后在稀硫酸溶液(稀硫酸溶液浓度为4wt％)中进行凝固浴处理，凝固浴处理的时间为5分钟，得到水凝胶，用去离子水洗涤；
(3)将步骤(2)洗涤后的水凝胶浸泡在500毫升还原剂溶液(浓度为30g/L的维生素C的水溶液)中进行还原处理，还原处理的温度为95摄氏度，还原处理的时间为1小时，得到石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水洗涤；
(4)将8mmol氯化铁与4mmol氯化亚铁加入200毫升水中，混合均匀得到氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液；将步骤(3)洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在所述氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液中，浸泡时间为30分钟；然后浸泡在100毫升碱性溶液(浓度为5wt％的氢氧化钠溶液)中，浸泡时间为5分钟，得到四氧化三铁-石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水多次洗涤，冷冻干燥得到所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶，冷冻干燥的时间为1小时。按重量比来计，步骤(1)所述氧化石墨烯与纤维素的比例为2：98。
(5)经过上述步骤，制备的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶厚度为2毫米，电磁屏蔽性能为44dB。这种质轻的气凝胶材料只加入了少量的石墨烯，电磁屏蔽性能便超过电磁屏蔽材料的应用要求(20dB)。
实施例2
实施例2提供的应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g氢氧化钠与尿素加入水中，混合均匀得到氢氧化钠/尿素的混合水溶液，在所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为6wt％，尿素的质量百分比浓度为14wt％；把0.16克氧化石墨烯分散在20毫升水中，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)将步骤(1)所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液进行预冷处理，预冷处理的温度为-18摄氏度，预冷处理的时间为1.5小时；将3.84克纤维素加入到96克氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，搅拌5分钟，搅拌均匀得到纤维素溶液，把10毫升氧化石墨烯的水溶液加入100毫升纤维素溶液中，混合均匀得到混合液；将混合液在玻璃板上流延成膜，然后在稀硫酸溶液(稀硫酸溶液浓度为4wt％)中进行凝固浴处理，凝固浴处理的时间为7分钟，得到水凝胶，用去离子水洗涤；
(3)将步骤(2)洗涤后的水凝胶浸泡在500毫升还原剂溶液(浓度为40g/L的维生素C的水溶液)中进行还原处理，还原处理的温度为95摄氏度，还原处理的时间为1.5小时，得到石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水洗涤；
(4)将8mmol氯化铁与4mmol氯化亚铁加入200毫升水中，混合均匀得到氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液；将步骤(3)洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在所述氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液中，浸泡时间为1小时；然后浸泡在100毫升碱性溶液(浓度为5wt％的氢氧化钠溶液)中，浸泡时间为5分钟，得到四氧化三铁-石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水多次洗涤，冷冻干燥得到所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶，冷冻干燥的时间为22小时。按重量比来计，步骤(1)所述氧化石墨烯与纤维素的比例为4：96。
(5)经过上述步骤，制备的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶厚度为2毫米，电磁屏蔽性能为50dB。这种质轻的气凝胶材料只加入了少量的石墨烯，电磁屏蔽性能便超过电磁屏蔽材料的应用要求(20dB)。同时，随着石墨烯含量的提高，造成了电磁波在气凝胶材料中的传播途径增长，从而得到了更高的电磁屏蔽性能。
实施例3
实施例3提供的应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g氢氧化钠与尿素加入水中，混合均匀得到氢氧化钠/尿素的混合水溶液，在所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为8wt％，尿素的质量百分比浓度为10wt％；把0.24克氧化石墨烯分散在20毫升水中，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)将步骤(1)所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液进行预冷处理，预冷处理的温度为-20摄氏度，预冷处理的时间为1小时；将3.76克纤维素加入到96克氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，搅拌5分钟，搅拌均匀得到纤维素溶液，把30毫升氧化石墨烯的水溶液加入100毫升纤维素溶液中，混合均匀得到混合液；将混合液在玻璃板上流延成膜，然后在稀硫酸溶液(稀硫酸溶液浓度为6wt％)中进行凝固浴处理，凝固浴处理的时间为5分钟，得到水凝胶，用去离子水洗涤；
(3)将步骤(2)洗涤后的水凝胶浸泡在500毫升还原剂溶液(浓度为50g/L的维生素C的水溶液)中进行还原处理，还原处理的温度为90摄氏度，还原处理的时间为2小时，得到石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水洗涤；
(4)将8mmol氯化铁与4mmol氯化亚铁加入200毫升水中，混合均匀得到氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液；将步骤(3)洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在所述氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液中，浸泡时间为1小时；然后浸泡在100毫升碱性溶液(浓度为10wt％的氢氧化钠溶液)，浸泡时间为5分钟，得到四氧化三铁-石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水多次洗涤，冷冻干燥得到所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶，冷冻干燥的时间为24小时。按重量比来计，步骤(1)所述氧化石墨烯与纤维素的比例为6：94。
(5)经过上述步骤，制备的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶厚度为2毫米，电磁屏蔽性能为62dB。这种质轻的气凝胶材料只加入了少量的石墨烯，电磁屏蔽性能便远远超过电磁屏蔽材料的应用要求(20dB)。同时，随着石墨烯含量的提高，造成了电磁波在气凝胶材料中的传播途径增长，从而得到了更高的电磁屏蔽性能。
实施例4
实施例4提供的应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将20g氢氧化钠与尿素加入水中，混合均匀得到氢氧化钠/尿素的混合水溶液，在所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，氢氧化钠的质量百分比浓度为7wt％，尿素的质量百分比浓度为12wt％；把0.32克氧化石墨烯分散在20毫升水中，得到氧化石墨烯的水溶液；
(2)将步骤(1)所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液进行预冷处理，预冷处理的温度为-12摄氏度，预冷处理的时间为1小时；将3.68克纤维素加入到96克氢氧化钠/尿素的混合水溶液中，搅拌5分钟，搅拌均匀得到纤维素溶液，把20毫升氧化石墨烯的水溶液加入100毫升纤维素溶液中，混合均匀得到混合液；将混合液在玻璃板上流延成膜，然后在稀硫酸溶液(稀硫酸溶液浓度为5wt％)中进行凝固浴处理，凝固浴处理的时间为5分钟，得到水凝胶，用去离子水洗涤；
(3)将步骤(2)洗涤后的水凝胶浸泡在500毫升还原剂溶液(浓度为30g/L的维生素C的水溶液)中进行还原处理，还原处理的温度为95摄氏度，还原处理的时间为1小时，得到石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水洗涤；
(4)将8mmol氯化铁与4mmol氯化亚铁加入200毫升水中，混合均匀得到氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液；将步骤(3)洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在所述氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液中，浸泡时间为1小时；然后浸泡在100毫升碱性溶液(浓度为5wt％的氢氧化钠溶液)中，浸泡时间为5分钟，得到四氧化三铁-石墨烯-纤维素复合水凝胶，用去离子水多次洗涤，冷冻干燥得到所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶，冷冻干燥的时间为1小时。按重量比来计，步骤(1)所述氧化石墨烯与纤维素的比例为8：92。
(5)经过上述步骤，制备的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶厚度为2毫米，电磁屏蔽性能为74dB。这种质轻的气凝胶材料只加入了少量的石墨烯，电磁屏蔽性能便超过电磁屏蔽材料的应用要求(20dB)。同时，随着石墨烯含量的提高，造成了电磁波在气凝胶材料中的传播途径增长，从而得到了更高的电磁屏蔽性能。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式，仅用于解释本发明，而非限制本发明，本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将氢氧化钠与尿素加入水中，混合均匀得到氢氧化钠/尿素的混合水溶液，把氧化石墨烯分散在水中，得到氧化石墨烯的水溶液；所述氢氧化钠与尿素的质量比为6：14-8：10；所述尿素与水的质量比为10：82-14：80；所述氧化石墨烯的水溶液的质量百分比浓度为0.2-2％；
(2)将步骤(1)所述氢氧化钠/尿素的混合水溶液进行预冷处理，然后加入纤维素，搅拌均匀得到纤维素溶液；将步骤(1)所述氧化石墨烯的水溶液加入纤维素溶液中，混合均匀得到混合液；将混合液流延成膜，然后在稀硫酸溶液中进行凝固浴处理，得到水凝胶，洗涤；所述预冷温度为-20℃～-12℃，预冷时间为1-2小时；步骤(2)所述纤维素的质量为氢氧化钠/尿素的混合水溶液质量的2～8％；步骤(1)所述氧化石墨烯和步骤(2)所述纤维素的质量比为2：98-8：92；
(3)将步骤(2)洗涤后的水凝胶浸泡在还原剂溶液中进行还原处理，得到石墨烯-纤维素复合水凝胶，洗涤；所述还原剂溶液包括维生素C的水溶液，所述维生素C的水溶液的浓度为30-50g/L；所述还原处理的温度为90-95摄氏度，所述还原处理的时间为1-2小时；
(4)将氯化铁与氯化亚铁加入水中，混合均匀得到氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液，将步骤(3)洗涤后的石墨烯-纤维素复合水凝胶依次浸泡在所述氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液及碱性溶液中，得到四氧化三铁-石墨烯-纤维素复合水凝胶，洗涤，冷冻干燥得到所述应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述氧化石墨烯的水溶液的体积为纤维素溶液体积的10％-30％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述稀硫酸溶液的质量百分比浓度为4％-6％，所述凝固浴处理的时间为5-10分钟。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述氯化铁与氯化亚铁的摩尔比为1.6：1.4-2.4：0.6；所述氯化铁与水的质量体积比为5-10：1g/L。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在氯化铁与氯化亚铁的混合水溶液的时间为30-60分钟；步骤(4)所述碱性溶液包括氢氧化钠溶液，所述碱性溶液的质量百分比浓度为5％-10％，所述石墨烯-纤维素复合水凝胶浸泡在碱性溶液中的时间为5-10分钟。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述冷冻干燥的时间为20-24小时。
7.一种由权利要求1-6任一项所述的制备方法制得的应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910346723.XA CN110256732B (zh) | 2019-04-27 | 2019-04-27 | 一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910346723.XA CN110256732B (zh) | 2019-04-27 | 2019-04-27 | 一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110256732A CN110256732A (zh) | 2019-09-20 |
| CN110256732B true CN110256732B (zh) | 2021-07-20 |
Family
ID=67913967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910346723.XA Expired - Fee Related CN110256732B (zh) | 2019-04-27 | 2019-04-27 | 一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110256732B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110790974A (zh) * | 2019-11-25 | 2020-02-14 | 华南理工大学 | 一种应用于气体检测领域的纤维素-石墨烯气凝胶材料及其制备方法 |
| CN112497861A (zh) * | 2020-05-07 | 2021-03-16 | 刘家浩 | 长效阻燃防刺穿防辐射复合面料 |
| CN114031808A (zh) * | 2021-12-13 | 2022-02-11 | 罗莱生活科技股份有限公司 | 一种再生纤维素纤维/气凝胶复合材料及其制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103173189A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 西北工业大学 | 制备还原氧化石墨烯/四氧化三铁纳米吸波材料的方法 |
| CN105802579A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-27 | 华南师范大学 | 一种具有电磁屏蔽功能的高饱和磁化强度纳米四氧化三铁/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108557899A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-21 | 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 | 一种石墨烯负载四氧化三铁吸波材料及其制备方法 |
| CN109535485A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-29 | 广西科技师范学院 | 一种磁性纤维素/氧化石墨烯高效环保吸附气凝胶的制备方法 |
| CN109607509A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-12 | 四川大学 | 一种高电磁屏蔽效能全生物质基碳气凝胶的制备方法 |
-
2019
- 2019-04-27 CN CN201910346723.XA patent/CN110256732B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103173189A (zh) * | 2013-03-06 | 2013-06-26 | 西北工业大学 | 制备还原氧化石墨烯/四氧化三铁纳米吸波材料的方法 |
| CN105802579A (zh) * | 2016-04-06 | 2016-07-27 | 华南师范大学 | 一种具有电磁屏蔽功能的高饱和磁化强度纳米四氧化三铁/石墨烯复合材料及其制备方法 |
| CN108557899A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-21 | 中科广化（重庆）新材料研究院有限公司 | 一种石墨烯负载四氧化三铁吸波材料及其制备方法 |
| CN109535485A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-29 | 广西科技师范学院 | 一种磁性纤维素/氧化石墨烯高效环保吸附气凝胶的制备方法 |
| CN109607509A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-04-12 | 四川大学 | 一种高电磁屏蔽效能全生物质基碳气凝胶的制备方法 |
Non-Patent Citations (6)
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110256732A (zh) | 2019-09-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110256732B (zh) | 一种应用于电磁屏蔽领域的四氧化三铁-石墨烯-纤维素导电复合气凝胶及其制备方法 | |
| CN103318973B (zh) | 一种碳包覆Fe3O4微球吸波材料的制备方法 | |
| CN106106522A (zh) | 一种纳米氧化锌‑载银壳聚糖复合抗菌剂及其制备方法 | |
| CN103184033B (zh) | 一种钡铁氧体复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107286907A (zh) | 一种核壳结构的二硫化钼/羰基铁复合微波吸收剂及其制备方法 | |
| Shi et al. | Preparation and characterization of carboxymethyl starch under ultrasound‐microwave synergistic interaction | |
| CN1944468A (zh) | 一种高脱乙酰度高分子量壳聚糖的制备方法 | |
| CN104194299B (zh) | 电磁屏蔽pc基复合树脂材料及对讲机外壳 | |
| CN111961305B (zh) | 一种微孔发泡hips电磁屏蔽材料及其制备方法与应用 | |
| CN107266911B (zh) | 一种聚苯胺基复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN106916448A (zh) | 一种苎麻纤维/聚苯胺复合电磁屏蔽材料及其制备方法 | |
| CN104692446A (zh) | 一种高纯低氯高活性氧化铜的制备方法 | |
| CN110862557B (zh) | 一种应用于光催化和物理吸附领域的纤维素/氧化石墨烯/二氧化钛水凝胶及其制备方法 | |
| CN107779851A (zh) | 一种碳纤维/非晶合金复合电磁波吸收材料及其制备方法 | |
| CN109021533B (zh) | 一种复合导电塑料及其制备方法 | |
| CN105085949A (zh) | 一种电容器用掺混膨胀石墨负载石墨烯的聚酰亚胺高介电复合薄膜及其制备方法 | |
| JP2004526845A (ja) | 低い粘度の水性セルロースエーテル溶液の製造方法 | |
| CN113321915B (zh) | 一种防紫外老化聚碳酸酯色母粒的制备方法 | |
| CN109320871B (zh) | 一种电磁屏蔽木塑复合材料及其制备方法 | |
| US3664999A (en) | Method for production of cellulose ion exchangers | |
| CN110577669A (zh) | 一种导电的聚苯胺-纤维素复合气凝胶及其制备方法 | |
| CN110255953A (zh) | 一种聚羧酸系减水剂及其制备方法与应用 | |
| CN115216056B (zh) | 一种具有仿生孔结构的水凝胶材料及其制备方法和应用 | |
| CN110790974A (zh) | 一种应用于气体检测领域的纤维素-石墨烯气凝胶材料及其制备方法 | |
| CN111517486B (zh) | 一种可反应性纳米聚硅/聚天冬氨酸聚合物阻垢剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210720 |