本發(fā)明涉及合成樹脂及塑料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)與電子工業(yè)的發(fā)展，各種電子儀器設(shè)備在商業(yè)、工業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生等的應(yīng)用日益增多，電磁干擾已經(jīng)成為繼工業(yè)“三廢”之后的第四大環(huán)境污染源，電磁污染已成為人類社會的 “隱形殺手”。
石墨烯獨(dú)特的單層結(jié)構(gòu)使其具有密度小、比表面積大、導(dǎo)電性能優(yōu)良及介電常數(shù)高等特點(diǎn)，成為一種新型吸波材料。另外，在電磁場的作用下，氧化石墨烯(GO)表面大量暴露的化學(xué)鍵更容易產(chǎn)生外層電子的極化弛豫而衰減電磁波，為石墨烯在吸波領(lǐng)域的應(yīng)用拓寬了前景；但作為吸波材料，石墨烯最大的缺點(diǎn)是不具有磁性及磁損耗，而且石墨烯高的介電損耗將引起阻抗匹配難的問題，從而影響吸波性能。因此，在石墨烯表面負(fù)載磁性空心Fe3O4納米粒子，不僅可以提高復(fù)合材料的磁性能，增強(qiáng)磁損耗，有利于復(fù)合材料的阻抗匹配，而且H- Fe3O4顆粒作為隔離介質(zhì)可減少石墨烯在干燥過程中重新堆疊呈三維石墨結(jié)構(gòu)，對穩(wěn)定石墨烯片層結(jié)構(gòu)起相當(dāng)重要的作用。同時(shí)，考慮在復(fù)合體系中加入導(dǎo)電聚合物作為包覆層，不僅加強(qiáng)了磁性H- Fe3O4粒子和石墨烯的界面結(jié)合，而且由于導(dǎo)電聚合物自身的高介電損耗，強(qiáng)化了復(fù)合材料在高頻段的吸波性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在提出一種石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于：
石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
（1）預(yù)氧化石墨的制備：
將2.0～4.0 g石墨粉和2.0~3.5 g過硫酸鈉依次加人到10～16 mL濃硫酸中，于80℃攪拌9.0 h后用150～250 mL蒸餾水稀釋，經(jīng)洗滌，過濾，干燥至恒重；將預(yù)氧化石墨加入到100～150 mL濃硫酸中攪拌，并在冰水浴條件下緩慢加入20.0～40.0 g的KMnO4，攪拌0.5～1.0 h，并超聲處理0.5 h，備用；
（2）GO的制備：
將預(yù)氧化石墨體系升溫到35℃，反應(yīng)2.0 h；隨后，體系中緩慢加人200 mL蒸餾水，再反應(yīng)2.0 h，控制溫度不超過50℃，再次加入150～250 mL蒸餾水和10～40 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的H2O2終止反應(yīng)，經(jīng)洗滌并透析5～7天；
（3）石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備：
將0.010~0.015 g的GO在60 mL乙二醇中超聲分散形成均勻的分散液，然后加入0.42～1.68 g的FeCl3和FeCl3混合物；將0.62~2.49 g聚乙烯吡咯烷酮溶于70 mL乙二醇中，攪拌成澄清溶液；將所得溶液移入100 mL反應(yīng)釜中，加熱到200～230℃，并保溫10.0~15.0h；將所得黑色粉末離心分離，用無水乙醇和去離子水各洗滌3次，于50～70℃真空干燥24.0 h，得到產(chǎn)物A；將產(chǎn)物A和0.8~1.2 g苯胺單體，加入到預(yù)分散有10.65 g十二烷基苯磺酸的溶液中，超聲分散30～60 min，形成均一體系B；將1.96～2.94 g過硫酸銨引發(fā)劑溶解在50～100 mL蒸餾水中，緩慢滴加到體系B中，攪拌反應(yīng)12.0 h；經(jīng)抽濾，洗滌至濾液無色，于50～70℃真空干燥24.0~36.0 h，得到石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料。
所述的FeCl3和FeCl3混合物的質(zhì)量比為1：1。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明空心四氧化三鐵被成功負(fù)載在石墨烯表面，且復(fù)合材料中未出現(xiàn)GO在衍射角為10.24的衍射峰，表明GO在溶劑熱反應(yīng)中，在乙二醇的作用下被成功還原成石墨烯。
具體實(shí)施方式
石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
實(shí)施例1
（1）預(yù)氧化石墨的制備：
將2.0～4.0 g石墨粉和2.0~3.5 g過硫酸鈉依次加人到10～16 mL濃硫酸中，于80℃攪拌9.0 h后用150～250 mL蒸餾水稀釋，經(jīng)洗滌，過濾，干燥至恒重；將預(yù)氧化石墨加入到100～150 mL濃硫酸中攪拌，并在冰水浴條件下緩慢加入20.0～40.0 g的KMnO4，攪拌0.5～1.0 h，并超聲處理0.5 h，備用；
（2）GO的制備：
將預(yù)氧化石墨體系升溫到35℃，反應(yīng)2.0 h；隨后，體系中緩慢加人200 mL蒸餾水，再反應(yīng)2.0 h，控制溫度不超過50℃，再次加入150～250 mL蒸餾水和10～40 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30％的H2O2終止反應(yīng)，經(jīng)洗滌并透析5～7天；
（3）石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料的制備：
將0.010~0.015 g的GO在60 mL乙二醇中超聲分散形成均勻的分散液，然后加入0.42～1.68 g的FeCl3和FeCl3混合物；將0.62~2.49 g聚乙烯吡咯烷酮溶于70 mL乙二醇中，攪拌成澄清溶液；將所得溶液移入100 mL反應(yīng)釜中，加熱到200～230℃，并保溫10.0~15.0h；將所得黑色粉末離心分離，用無水乙醇和去離子水各洗滌3次，于50～70℃真空干燥24.0 h，得到產(chǎn)物A；將產(chǎn)物A和0.8~1.2 g苯胺單體，加入到預(yù)分散有10.65 g十二烷基苯磺酸的溶液中，超聲分散30～60 min，形成均一體系B；將1.96～2.94 g過硫酸銨引發(fā)劑溶解在50～100 mL蒸餾水中，緩慢滴加到體系B中，攪拌反應(yīng)12.0 h；經(jīng)抽濾，洗滌至濾液無色，于50～70℃真空干燥24.0~36.0 h，得到石墨烯-空心四氧化三鐵-聚苯胺納米復(fù)合材料。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述的FeCl3和FeCl3混合物的質(zhì)量比為1：1。