碳包覆镍纳米颗粒_聚苯胺复合材料的制备及电磁性能

第 23 卷第 5 期 Vol.23 No.5 

中国有色金属学报 

The Chinese Journal of Nonferrous Metals 

2013 年 5 月 May2013 

文章编号：1004­0609(2013)05­1362­06 

碳包覆镍纳米颗粒/聚苯胺复合材料的制备及电磁性能

安玉良，袁 霞，隋宏超，郑朝晖 

(沈阳理工大学 材料科学与工程学院，沈阳 110168) 

摘 要：以纤维素为炭前躯体，硝酸镍为金属源，采用还原炭化法制备出碳包覆 Ni 纳米颗粒(Ni@C)。进一步采 用原位聚合法合成出Ni@C/聚苯胺(PANI)复合材料。TEM分析表明：Ni@C粒度分布均匀，呈核壳结构。采用IR 光谱、SEM、XRD对复合材料和形态和结构进行分析；考察了Ni@C的含量对Ni@C/PANI复合材料电导率的影 响。采用波导法在8.2~12.4 GHz波段范围对Ni@C和Ni@C/PANI复合材料进行电磁参数进行测试分析，复合材 料的电损耗角正切值可达到0.65，磁损耗角正切值可达0.15，所制备Ni@C/PANI具有较高的电磁损耗角正切值， 结果表明其吸波性能较好。

关键词：碳包覆Ni纳米颗粒；聚苯胺；原位聚合；电磁性能 中图分类号：O64；Q5 

文献标志码：A 

Preparation and electromagnetic property of carbon encapsulated Ni 

nanoparticles /polyaniline composite 

AN Yu­liang, YUAN Xia, SUI Hong­chao, ZHENG Zhao­hui 

(School of Material Science and Engineering，Shengyang Ligong Univeristy，Shenyang  110168，China) Abstract: Carbon encapsulated Ni nanoparticles (Ni@C) were successfully prepared by inducing carbonization of cellulose/nickel composite in flowing hygrogen, in which cellulose is used as carbon precursor and Ni(NO3)2 is used as metal source. The as­prepared Ni@C have core­shell structure with uniform size distribution characterized by TEM. The Ni@C/polyaniline (PANI) composites were synthesized by in situ polymerization with different contents of Ni@C. The morphology and structure of composites were characterized by IR spectrum, SEM and XRD. Meanwhile, the effect of the content of Ni@C on the conductivity of composite was studied in detail. Furthermore, the complex permittivity and permeability of the as­prepared composites were characterized in the frequency range of 8.2 12.4 GHz by the wave­guide method on the vector network analyzer, in which the higher tangent values of electrical and magnetic loss of the Ni@C/PANI compositeswere0.65 and 0.15,respectively. 

Keywords: carbon encapsulated Ni nanoparticle polyaniline in­situ polymerization  electromagnetism property 

随着电气设备、电子仪器的广泛应用，电磁辐射 污染问题也越来越突出。电磁辐射不仅会导致电子仪 器设备的工作程序发生紊乱，产生错误指令和动作， 还会导致信息泄露， 使计算机等仪器无信息安全保障。 此外，电磁辐射还会危害人类的身心健康等[1]  。“联合 国人类环境会议”也已经将电磁辐射污染列入必须控 制的主要污染物之一，世界各国纷纷制定计划，研究

[2] 

对电磁辐射的监测和控制方法 。使用吸波材料及涂

层是一种工艺简便、成本低廉的抑制电磁污染的有效 方法[3 4]  ， 研究性能优异的电磁波吸收材料成为科研工 作者的工作重点。 理想的吸波材料应该具有吸收率高、 吸收频带宽、质量轻、厚度薄等优异的性能，这是纳 米材料在吸波材料中应用的必要前提。碳包覆纳米金 属材料是一种新型的碳复合纳米材料，其制备及性质

基金项目：科技部国际合作项目(KJDR­2013­01L)；辽宁省高等学校优秀人才支持计划资助项目(LJQ2011023) 收稿日期：2012­07­19；修订日期：2013­01­20 

通信作者：安玉良，副教授，博士；电话：024­24694368；E­mail：ylan@http://doc.guandang.net

第 23 卷第 5 期 安玉良，等：碳包覆镍纳米颗粒/聚苯胺复合材料的制备及电磁性能 1363 

研究已成为材料科学领域的研究热点之一。这种材料 最初是由 ROUFF 等[5]  在 1993年采用电弧法蒸发气化 掺 La 的阳极石墨棒时，在所得到的烟灰中发现的， 是一种多层石墨层包覆 La 的纳米材料。碳包覆金属 纳米材料具有特殊的壳核结构，外包碳层使被包覆的 金属纳米材料具有良好的稳定性和功能性，能使其在 诸多领域有着巨大的潜在应用前景，如磁记录材料、 磁流体、核磁共振成像等[6 7]  ，由此可见，碳包覆金属 纳米颗粒作为吸波材料也是可行的。众所周知，理想 烧杯中，用玻璃棒搅拌成糊状。再称取Ni(NO3)2 5H2O 1.0 g，入上述纤维素糊中，然后对其充分搅拌，再按

 2+ 

一定摩尔比(n(OH ):n(Ni )=2:1)向其中加入0.1 mol/L 

的 NaOH；待纤维糊变成浅棕褐色，再充分搅拌，经 过洗涤、干燥后备用。称取一定量的上述样品放入石 英舟中，然后置于管式炭化炉中的石英反应管中央，

3 接着将氢气以 20 cm /min 的流速通入反应管，以 5 

℃/min的升温速率加热到900℃， 在此温度下炭化2h 制备出Ni@C产品。

的吸波材料应该兼具很高的相对介电常数虚部值和相 对磁导率虚部值，然而单一材料很难同时满足这些要 求。 将不同种类的材料以适当的形式制备成复合材料， 有望在一定程度上实现理想吸波材料所要求的特性[3]  。 其中导电 PANI(PANI)具有密度低、导电率可调、合 成工艺简单、环境稳定好和易于掺杂复合等特点，成 为研究进展最快的导电高聚物之一 [8] 。目前，导电PANI 基复合材料的研究主要集中在 PANI/磁性颗粒(金属粉末、金属合金、铁氧体及碳纳米管等)复合材

料 …… 此处隐藏：10292字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……