Co掺杂对RGO/Fe_3O_4复合材料组织结构和吸波性能的影响 Effect of Co-doping on the microstructure and microwave absorbing properties of RGO/Fe_3O_4 composites

研究了Co掺杂对还原氧化石墨烯(RGO)/Fe_3O_4复合材料结构、形貌和吸波性能的影响规律.采用一步水热法分别制备RGO/Fe_3O_4和Co掺杂的RGO/Fe_3O_4复合材料,通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪和X射线光电子能谱分析Co掺杂对复合材料的微观形貌、相组成及表面元素价态的影响;利用矢量网络分析仪测定两种复合材料在2~18 GHz频率范围内的相对复介电常数和复磁导率,模拟计算了Co掺杂对RGO/Fe_3O_4复合吸波性能的影响规律.结果表明:部分Co参与了水热反应生成了CoCO_3、Co3O4和Co2O_3,还有部分Co以单质形式存在,其通过正负电荷吸引机制,影响Fe3+在氧化石墨烯(GO)表面的配位,使得负载在还原氧化石墨烯(RGO)表面的Fe_3O_4纳米颗粒部分迁移至RGO片层间;Co掺杂改善了复合材料的导电能力和磁损耗能力,使复合材料的吸波能力显著增强.反射率模拟结果表明:掺杂后与掺杂前相比,当匹配厚度d=2.00 mm时,最大反射损耗提高3.44 d B,有效吸收频带拓宽2.88 GHz;当匹配厚度d=2.50 mm时,最大反射损耗提高8.45 dB,有效吸收频带拓宽2.73 GHz.Co掺杂对RGO/Fe_3O_4复合材料的结构和形貌有显著影响,并有效改善复合材料的吸波性能.