Page 65 - 《精细化工》2021年第9期

第 38 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.38, No.9
202 1 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2021

功能材料
对负离子对氧化石墨烯/聚苯胺电磁性能的影响

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刘 佳，段玉平 ，庞慧芳，黄灵玺
（大连理工大学 材料科学与工程学院 辽宁省凝固控制与数字化制备技术重点实验室，辽宁 大连 116085）

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摘要：以过硫酸铵为引发剂，控制掺杂质子浓度为 1 mol/L，分别以 Cl 、CSA （樟脑磺酸根）和 SO 4 为对负离
子，通过原位化学氧化聚合法制备得到掺杂态氧化石墨烯/聚苯胺复合材料。采用 SEM、FTIR 和 XRD 对复合材
料进行形貌和结构表征，采用四探针法、矢量网络分析仪分别测试复合材料的电磁参数，并计算材料的阻抗和
反射损耗（RL）。结果表明，3 种复合材料均呈现聚苯胺纳米椎体包覆氧化石墨烯片层的三明治形貌。对负离子
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为 SO 4 时，复合物的电导率最高为 5.500 S/cm，同时介电损耗能力最强。而樟脑磺酸掺杂复合物的驻波比在
14.2 GHz 处可达到 1.1，更接近行波状态，具有最佳阻抗匹配性能。其最佳反射损耗为–30 dB（9.93 GHz，
2.75 mm），有效吸波频宽（RL < –10 dB 的频率范围）最高可至 4.85 GHz（12.30~17.15 GHz，2 mm）。
关键词：聚苯胺；氧化石墨烯；掺杂；电磁性能；阻抗匹配；吸波材料；功能材料
中图分类号：TB34 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2021) 09-1779-07 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：

Effect of counter anions on the electromagnetic properties
of graphene oxide/polyaniline

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LIU Jia, DUAN Yuping , PANG Huifang, HUANG Lingxi
[Key Laboratory of Solidification Control and Digital Preparation Technology (Liaoning Province), School of Materials
Science and Engineering, Dalian University of Technology, Dalian 116085, Liaoning, China]

Abstract: Graphene oxide/polyaniline composites were synthesized by in-situ chemical oxidation
polymerization using ammonium persulfate as initiator, controlling the concentration of doped protons to
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1 mol/L, using Cl , CSA (camphorsulfonic anion group) and SO 4 as counter anions, respectively. SEM,
FTIR and XRD were conducted to characterize the morphologies and structures, four-probe method and
vector network analyzer were employed to determine the electromagnetic parameters. The impedance and
reflection loss (RL) were calculated. The results indicated that the three types of composites all showed
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the sandwich-like morphology of graphene oxide layer coated by polyaniline nanocones. The SO 4 doping
composite had the highest conductivity of 5.500 S/cm and the highest dielectric loss capacity. While the
standing-wave ratio of CSA doping composite was up to 1.1 at 14.2 GHz, which was closer to the traveling
wave state. It had the best impedance matching performance with the best reflection loss (RL) of –30 dB
(9.93 GHz, 2.75 mm) and the maximum effective absorption bandwidth (RL < –10 dB) of 4.85 GHz
(12.30~17.15 GHz, 2 mm).
Key words: polyaniline; graphene oxide; doping; electromagnetic performance; impedance matching; wave-
absorbing materials; functional materials

随着现代科技的日益发展，功能各异的电子、 主要分为电磁屏蔽与电磁吸收，而电磁屏蔽不能从
电气设备大大提高了社会生产效率，相应带来的电 根本上削弱和消除电磁波。电磁波吸收材料可将电磁
磁辐射与干扰问题已引起社会和科学界的广泛关 能转化为热能等其他形式的能量，从根源上杜绝电
注。目前，有效改善电磁环境应对电磁污染的方法 磁污染。近年来众多新型吸波剂脱颖而出，包括高

收稿日期：2021-04-06; 定用日期：2021-05-20; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210354
基金项目：国家自然科学基金（52071053，U1704253）；国家重点研发计划（2017YFB0703103）
作者简介：刘 佳（1993—），女，博士生，E-mail：liujia1893@mail.dlut.edu.cn。联系人：段玉平（1977—），男，教授，E-mail：
duanyp@dlut.edu.cn。