沙希德-贝赫什提大学–比较两种不同剥离方法合成的具有增强电磁性能的两类石墨烯-磁性纳米复合材料

本研究着重于比较两种不同剥离方法合成的石墨烯复合材料的结构、组成和磁性能，即一步法和同时剥离-电沉积法。此外，该研究还调查了这些特性对纳米复合材料（NPs）中电磁（EM）屏蔽质量的影响。为了合成第一种复合材料，我们使用直流电源和石墨箔电极在FeSO₄·7H₂O和NiCl₂·6H₂O浴中。为了构建第二种复合材料，我们采用交流电源和FeSO₄·7H₂O和CuSO₄·7H₂O浴中的石墨棒。这些石墨烯复合材料的表征结果证明，与第一种复合材料相比，第二种复合材料中的石墨烯层显示出更少的缺陷、更高的结晶度和更多的层。第二种复合材料中的这些特性使Gr/CuFe纳米复合材料的电磁屏蔽性能优于第一种复合材料的电磁屏蔽。这使Gr/CuFe纳米复合材料具有显著增强的吸收特性，使其特别适合用于高频吸收器。

图1. (a) 石墨剥离和石墨烯、镍、铜和铁共沉积的示意图，用于制备纳米复合材料。(b)Gr/NiFe和(c)Gr/CuFe粉末的FESEM图像。

图2. (a) Gr/NiFe粉末和(b) Gr/CuFe粉末的TEM图像。(a)和(b)的插图分别显示了Gr/NiFe粉末和Gr/CuFe粉末的HRTEM图像。(c)Gr/NiFe粉末和(d)Gr/CuFe粉末的EDS结果。

图3. 作为(a)Gr/NiFe复合材料和(b)Gr/CuFe复合材料的结晶测试的X射线衍射图案的结果。在Gr/NiFe复合材料中的大多数相都与NiFe合金有关，Fe₃O₄以立方结构结晶。在Gr/CuFe复合材料中观察到高比例的Fe₃O₄和Fe的立方晶体。(c) Gr/NiFe3O4粉末和(d) Gr/CuFe粉末的拉曼测试结果。

图4. Gr/NiFe和Gr/CuFe粉末的室温磁化曲线。样品的饱和磁化值为547和225 emu/g，Gr/NiFe和Gr/CuFe粉末的矫顽力（Hc）值分别为30和100 Oe。此外，所制备的粉末的剩磁（Mr）在Gr/NiFe和Gr/CuFe粉末中分别为45和16.8 emu/g

图5. (a)电导率的实数(ε′)和虚数(ε″)分量，(b)制备的复合材料的磁导率的实数(μ′)和虚数(μ″)分量。(c)制备的复合材料的介电损耗切线和磁损耗切线以及(d)介电损耗+磁损耗。

图6. (a)Gr/NiFe和Gr/CuFe复合材料的SE_T, SE_A, SE_R, 和(b)衰减常数。

相关研究成果由沙希德-贝赫什提大学Seyed Majid Mohseni等人2023年发表在ACS Applied Electronic Materials (https://doi.org/10.1021/acsaelm.2c01663)上。原文：Comparing Two Types of Graphene-Magnetic Nanocomposites with Enhanced Electromagnetic Properties Synthesized by Two Different Exfoliation Methods