核壳结构C/TiO2复合材料的制备与微波吸收性能研究
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摘要 以葡萄糖为碳源，用水热法成功制备了碳微球，再以Ti（SO4）2为钛源，制备了核壳结构的C/TiO2复合微球.为提高材料介电损耗，将样品在N2氛围中不同温度条件下进行了碳化.采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对样品的结构和形貌进行了表征，用矢量网络分析仪测试了样品在2～18 GHz范围的复介电常数，并计算其反射损耗.结果表明：碳微球具有较高的微波介电损耗;碳微球与TiO2复合后，在相同层厚条件下，反射损耗峰向低频迁移;700 ℃和800 ℃碳化下的C和C/TiO2复合材料具有优良的微波吸收性能，其中C-700复合材料最小反射损耗达到-41.2 dB，低于-10 dB的最大吸收带宽达到4.5 GHz，C/Ti-700复合材料的最小反射损耗为-30.0 dB，最大吸收带宽达4.2 GHz.
关键词
碳球;C/TiO2复合物;复介电常数;复磁导率;反射损耗
中图分类号 TB383.1
文献标志码 A
0 引言
碳材料具有结构多样、化学稳定性好、原料丰富等优点[1]，在材料科学领域具有不可替代的地位和作用[2].近年来，对碳材料的研究相当活跃，多种多样的碳材料被广泛应用在生产生活之中.碳材料中碳纤维、碳纳米管、石墨烯等新型碳材料具有许多优异的物理和化学特性，在橡胶[2]、能源储存和转换[3-6]、催化[7-8]、材料化学[9]、电磁波吸收[10]等领域有着广泛的应用.例如，碳纳米管（CNTs）特殊的结构和介电性能使其作为吸波材料具有质量轻、兼容性好、吸波频带宽等优点.但是CNTs很难与空气达到阻抗匹配，而将其制成复合材料可以减小其复介电常数的实部和虚部，从而实现介质与空气的阻抗匹配[11]，有利于微波在材料中的损耗[12].
为了改善碳材料的吸波性能，可将碳材料与其他材料复合制成复合材料，如李波等[13]通过 H2还原石墨层间的Ni2+制备了Ni/石墨纳米复合材料;侯进等[14]以层状无机物作为吸波剂与石墨吸波剂复合，制备出双层复合吸波涂层.TiO2是典型的介电/半导体材料，具有介电性能稳定、耐高温等特点，目前已广泛应用于光催化领域[15].研究表明，加入TiO2能显著提高所制得的复合材料的吸波性能，如Zhang等[16]采用溶胶-凝胶法和水热法，成功地合成了具有优异微波吸收性能的石墨烯@CoFe2O4@SiO2@TiO2纳米片.Bhattacha...
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