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氮掺杂石墨烯气凝胶及其复合纳米材料的制备与微波吸收性能研究
氮掺杂石墨烯气凝胶及其复合纳米材料的制备与微波吸收性能研究
摘要：近年来，随着电子设备的快速发展，对高效的微波吸收材料的需求逐渐增加。本研究以氮掺杂石墨烯气凝胶为基础材料，通过一系列的制备方法和表征手段，研究了其微波吸收性能，并进一步制备了复合纳米材料，探讨了其在微波吸收方面的应用。
关键词：氮掺杂石墨烯，气凝胶，复合纳米材料，微波吸收性能
1.引言
在现代社会中，电子通信设备在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。然而，电子设备的发展也面临着一个共同的问题，即电磁辐射波的问题。电磁辐射波不仅会对设备本身造成干扰和损坏，还可能对周围环境和人体健康造成危害。因此，研究和开发高效的微波吸收材料具有重要的意义。
石墨烯作为一种具有优异电学、热学和力学性能的材料，吸引了众多研究者的关注。同时，通过掺杂其他元素，如氮等，可以进一步改变石墨烯的物理性质，拓展其应用领域。氮掺杂石墨烯已经展现出了在微波吸收方面的潜力。
2.实验方法
2.1氮掺杂石墨烯气凝胶的制备
首先，在具有一定比例的石墨烯烷基胺溶液中加入氨水，形成并加热。之后将得到的混合物进行超声分散，然后用酸溶液进行过滤和洗涤。最后，经过干燥和碳化处理得到氮掺杂石墨烯气凝胶。
2.2复合纳米材料的制备
将氮掺杂石墨烯气凝胶与一定比例的纳米材料进行混合，并进行超声分散，得到复合纳米材料。
3.结果与讨论
通过扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察氮掺杂石墨烯气凝胶的形貌和微观结构，发现其呈现出具有多孔结构和大量的孔隙。这种孔隙结构使得氮掺杂石墨烯具有较大的比表面积，从而增强了其吸收微波的能力。
通过对氮掺杂石墨烯气凝胶的电磁特性测试，发现其具有较宽的吸收频带和较高的吸收率。在一定范围内，随着氮掺杂石墨烯的含量的增加，其吸收性能逐渐增强。
进一步研究发现，将氮掺杂石墨烯与纳米铁粉复合后，复合纳米材料在微波吸收方面表现出更好的性能。这是因为纳米铁粉的引入增加了复合材料的磁导率，提高了微波吸收的效果。
4.结论
本研究中，成功制备了氮掺杂石墨烯气凝胶，并探索了其在微波吸收方面的应用。实验结果表明，氮掺杂石墨烯具有较好的吸收性能。进一步制备的复合纳米材料在微波吸收方面的表现更加优越。本研究对于开发高效微波吸收材料具有一定的参考价值。
参考文献：
[1]Liu,H.,Ye,W.,Li,X.,etal.Nitrogen-dopedgrapheneaerogel:Anovelandefficientmicrowaveabsorber.Carbon,2015,94:494-502.
[2]Li,Y.,Wang,J.,Zeng,X.,etal.Broadbandmicrowaveabsorptionofnitrogen-dopedreducedgrapheneoxide/silvercomposites.Carbon,2017,114:617-623.