含铈复合功能材料的制备与应用研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanhaicang
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作为半导体材料,氧化铈禁带宽度为3.15 eV,具有出色的紫外屏蔽性能、丰富的氧空位、较低的折射指数与光催化活性,因此,它在紫外线屏蔽以及电磁波吸收领域具有较大的潜在应用。超疏水材料在自清洁、防污、防腐蚀、油水分离等各个领域都有很广泛的应用。受此启发,本论文将超疏水与紫外、微波吸收功能相结合,设计、制备了含铈功能性超疏水复合材料,探索其在紫外线屏蔽和微波吸收材料中的实际应用。本文首先通过原位生长法制备了氧化铈/埃洛石纳米复合物,然后通过化学修饰实现低表面能,制备了既超疏水又有紫外屏蔽性能的复合材料。并使用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(XPS)、热重分析仪(TG)对材料的结构和成分进行了表征,并进一步通过紫外可见吸收光谱(UV-vis)对材料的紫外吸收性能进行了表征,然后测试了复合材料的水接触角与自清洁能力,最后所得复合材料可以有效屏蔽98.7%的UVB和86.0%的UVA,而且同时实现了优异的超疏水功能,其水接触角可达165o,具有优异的自清洁能力。其次,本文通过一步水热反应法,在石墨烯表面构建微纳结构的纳米粒子凸起,制备了铈铁氧体/氧化石墨烯复合材料,通过进一步疏水表面处理,制备了同时具备超疏水和电磁波吸收功能的复合材料,采用SEM、XRD、XPS对材料的聚集态、结构、成分特征进行了分析,还进一步测试了材料的热稳定性,通过矢量网络仪器测试了材料的电磁参数,最后表征了材料的疏水性能。最终所制备的超疏水吸波材料,对微波的最大反射损耗达到了-57 dB,同时拥有5.2 GHz的有效吸收带宽。且在几乎不损耗电磁波吸收能力的情况下水接触角达到了164o,实现了材料的超疏水功能。最后,通过导电网络的引入,借助水热反应制备了铈铁氧体/多壁碳纳米管复合材料,再次借助疏水处理机制制备了功能性超疏水电磁波吸收材料,通过SEM、XRD、XPS对材料的聚集态、结构进行了分析,通过TG和接触角测试仪分别测试了材料的热稳定性和水接触角,通过电磁参数的测试与进一步的计算,对其吸波机理进行了分析,研究结果表明所制备的材料中电损耗部分主要通过导电网络的电导损耗完成,最终该复合材料拥有6.9 GHz的吸收带宽,最大吸收峰值可达-47 dB,且实现了超疏水功能。
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