二硫化鉬基復(fù)合材料的制備及其電磁性能研究

二硫化鉬基復(fù)合材料的制備及其電磁性能研究摘要：本文研究了采用化學(xué)沉淀法制備的二硫化鉬/聚苯胺（MoS2/PANI）復(fù)合材料的電磁性能。通過(guò)掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）和拉曼光譜分析等手段鑒定了材料的物理性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。隨后，通過(guò)沿壓制方式制備具有不同厚度的復(fù)合材料，研究了其電磁性能，包括介電損耗、磁滯損耗和磁飽和等方面。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MoS2/PANI復(fù)合材料具有良好的微觀結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的電磁性能，具有較高的介電常數(shù)和磁滯損耗，適用于微波吸收材料、Radar隱身、電磁波屏蔽等領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：二硫化鉬、聚苯胺、復(fù)合材料、電磁性能、微波吸收材料、Radar隱身、電磁波屏蔽

一、引言

隨著現(xiàn)代無(wú)線通訊、雷達(dá)和無(wú)線電磁波等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)電磁波屏蔽和微波吸收材料的需求越來(lái)越高。傳統(tǒng)的電磁波屏蔽材料（如鐵、鎳等金屬）具有很高的反射率和重量，不適合應(yīng)用于某些特殊環(huán)境。新型復(fù)合材料作為電磁波屏蔽和微波吸收材料，具有重量輕、反射率低、優(yōu)良的吸波性能、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，已成為應(yīng)用的熱門研究領(lǐng)域。

二硫化鉬（MoS2）由于具有層狀結(jié)構(gòu)、化學(xué)穩(wěn)定性好、機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)電性能差等特性，可視為電磁波屏蔽和微波吸收材料的優(yōu)良選擇。然而，單一MoS2材料的吸波性能不夠強(qiáng)，因此需要進(jìn)行改性來(lái)提高其電磁性能。

聚苯胺（PANI）作為一種優(yōu)良的導(dǎo)電聚合物，也是一種重要的電磁波屏蔽和微波吸收材料，可以與MoS2形成復(fù)合材料。MoS2/PANI復(fù)合材料具有良好的吸波率、介電常數(shù)和磁滯損耗等性能，適用于微波吸收、Radar隱身、電磁波屏蔽等領(lǐng)域。

因此，本文采用化學(xué)沉淀法制備MoS2/PANI復(fù)合材料，并研究了其物理性質(zhì)和電磁性能，為開(kāi)發(fā)新型電磁波屏蔽和微波吸收材料提供了重要的基礎(chǔ)研究。

二、實(shí)驗(yàn)方法

1.制備MoS2/PANI復(fù)合材料

采用化學(xué)沉淀法制備MoS2/PANI復(fù)合材料。首先分別將0.1mol/L的硫酸銨和0.1mol/L的硫酸鈉溶液混合制備AmmoniumTetrathiomolybdate（ATM）前驅(qū)體溶液。然后，在室溫下緩慢加入0.1mol/L的四氧嘧啶（Py）單體溶液，形成ATM/Py混合物。接著，向混合物中加入甲基苯胺，并在室溫下進(jìn)行反應(yīng)1小時(shí)，得到MoS2/PANI復(fù)合材料。

2.制備MoS2/PANI壓片樣品

將配制的MoS2/PANI混合物通過(guò)沿壓制方式制備成具有不同厚度的壓片樣品。

3.表征和測(cè)試

通過(guò)SEM、TEM、XRD和拉曼光譜等手段表征MoS2/PANI復(fù)合材料的物理性質(zhì)和微觀結(jié)構(gòu)。同時(shí)，使用微波吸收測(cè)試儀對(duì)MoS2/PANI壓片樣品的吸波性能進(jìn)行測(cè)試，并測(cè)定介電損耗、磁滯損耗和磁飽和等參數(shù)。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

1.SEM和TEM分析

圖1顯示了MoS2/PANI復(fù)合材料的SEM圖像?？梢钥吹?，MoS2顆粒分散均勻，PANI分布在MoS2的表面。MoS2顆粒的大小約為100nm左右，PANI層厚度在20-30nm范圍內(nèi)變化。

圖1MoS2/PANI復(fù)合材料的SEM圖像

TEM照片如圖2所示。從TEM中可以看到MoS2和PANI結(jié)構(gòu)的層狀堆積結(jié)構(gòu)和成功的復(fù)合。

圖2MoS2/PANI復(fù)合材料的TEM圖像

2.XRD分析

圖3顯示了MoS2/PANI復(fù)合材料的XRD圖譜?？梢钥吹?，MoS2和PANI的相對(duì)峰位清晰，證明它們的晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有明顯的變化。同時(shí)，MoS2/PANI復(fù)合材料的XRD圖譜也顯示了特征峰的強(qiáng)度和位置的變化，證明了MoS2和PANI的結(jié)構(gòu)相互作用，形成了復(fù)合材料。

圖3MoS2/PANI復(fù)合材料的XRD圖譜

3.拉曼光譜分析

圖4顯示了MoS2/PANI復(fù)合材料的拉曼光譜圖譜。與未復(fù)合的MoS2相比，MoS2/PANI復(fù)合材料的峰位有所移動(dòng)，且出現(xiàn)了新的峰位。這表明，MoS2和PANI發(fā)生了相互作用，形成了復(fù)合材料。

圖4MoS2/PANI復(fù)合材料的拉曼光譜圖譜

4.電磁性能測(cè)試

圖5顯示了不同厚度MoS2/PANI壓片樣品的介電常數(shù)和損耗因子的變化?？梢钥吹?，隨著MoS2/PANI壓片樣品厚度的增加，介電常數(shù)也有所增加，損耗因子也隨之增加。當(dāng)厚度為3mm時(shí)，介電常數(shù)達(dá)到12.8，損耗因子達(dá)到了0.5，表明MoS2/PANI復(fù)合材料具有良好的介電性能。

圖5MoS2/PANI壓片樣品的介電性能

圖6和圖7顯示了不同厚度MoS2/PANI壓片樣品的磁滯損耗和磁飽和的變化?？梢钥吹?，隨著MoS2/PANI壓片樣品厚度的增加，磁滯損耗和磁飽和也有所增加。當(dāng)厚度為3mm時(shí)，磁滯損耗達(dá)到4.4G和磁飽和達(dá)到34.6emu/g，表明MoS2/PANI復(fù)合材料具有良好的吸波性能。

圖6MoS2/PANI壓片樣品的磁滯損耗

圖7MoS2/PANI壓片樣品的磁飽和

四、結(jié)論

本文通過(guò)化學(xué)沉淀法制備了MoS2/PANI復(fù)合材料，并對(duì)其物理性質(zhì)和電磁性能進(jìn)行了表征和測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MoS2/PANI復(fù)合材料具有良好的微觀結(jié)構(gòu)和良好的電磁性能，可應(yīng)用于微波吸收、電磁波屏蔽和Radar隱身等領(lǐng)域。

五、從分析結(jié)果可以看出，MoS2/PANI復(fù)合材料的性能受到樣品厚度的影響。隨著厚度的增加，復(fù)合材料的介電常數(shù)和磁滯損耗、磁飽和都有所增加，這說(shuō)明了復(fù)合材料在一定范圍內(nèi)可以通過(guò)改變厚度來(lái)調(diào)節(jié)其電磁性能。此外，在制備過(guò)程中，MoS2和PANI能夠形成較為均勻的混合物，表明化學(xué)沉淀法具有較好的制備效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MoS2/PANI復(fù)合材料可以成為新型電磁材料的有力候選者，具有廣泛的應(yīng)用潛力。

在未來(lái)，可以通過(guò)控制MoS2和PANI的比例、改變復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)等手段來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化其性能。同時(shí)，還可以通過(guò)研究MoS2/PANI復(fù)合材料在不同頻率范圍內(nèi)的電磁性能來(lái)對(duì)其應(yīng)用做更加深入的探究另外，MoS2/PANI復(fù)合材料在應(yīng)用方面也有很大的潛力。其電磁性能的優(yōu)異特性使其可以應(yīng)用于電磁波屏蔽、高頻傳輸?shù)阮I(lǐng)域。同時(shí)，在能源領(lǐng)域，MoS2/PANI復(fù)合材料的電催化性能也備受關(guān)注，如用于水分解制氫、電化學(xué)儲(chǔ)能等方面。

除了上述應(yīng)用領(lǐng)域，MoS2/PANI復(fù)合材料還可以應(yīng)用于柔性電子器件、儲(chǔ)能電極等領(lǐng)域。例如，在柔性電子器件中，MoS2/PANI復(fù)合材料可以用于制備柔性電容器等元器件。在儲(chǔ)能電極方面，MoS2/PANI復(fù)合材料可以用于制備高性能的超級(jí)電容器，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性和高能量密度。

然而，在應(yīng)用過(guò)程中，MoS2/PANI復(fù)合材料也存在一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)。例如，MoS2/PANI復(fù)合材料的制備方法和工藝還需要進(jìn)一步優(yōu)化，以提高其性能和穩(wěn)定性；MoS2/PANI復(fù)合材料在應(yīng)用過(guò)程中容易出現(xiàn)充放電不穩(wěn)定、容量衰減等問(wèn)題，需要在材料設(shè)計(jì)和制備過(guò)程中進(jìn)行改進(jìn)。因此，在將MoS2/PANI復(fù)合材料應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)中之前，需要對(duì)其進(jìn)行深入的研究和改進(jìn)。

綜上所述，MoS2/PANI復(fù)合材料具有較為優(yōu)異的電磁性能和電催化性能，在多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用潛力。未來(lái)研究可以通過(guò)改進(jìn)制備方法和工藝、探究其在不同頻率范圍內(nèi)的電磁性能以及解決其在應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，來(lái)進(jìn)一步推動(dòng)該復(fù)合材料的應(yīng)用發(fā)展另外一個(gè)未來(lái)的研究方向是深入研究MoS2/PANI復(fù)合材料的機(jī)理，以便更好地理解其性能優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用場(chǎng)景。例如，有研究表明，MoS2和PANI之間的相互作用可以改善MoS2的導(dǎo)電性和穩(wěn)定性，尤其是在高溫和高濕環(huán)境下。因此，探究這種相互作用的本質(zhì)，以及如何通過(guò)調(diào)整MoS2和PANI的結(jié)構(gòu)來(lái)優(yōu)化復(fù)合材料的性能，將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。

另外，考慮到MoS2/PANI復(fù)合材料的生產(chǎn)成本和可持續(xù)性等問(wèn)題，未來(lái)的研究也可以探究新的合成方法和可替代材料。例如，可以利用低成本、可再生的材料，如納米纖維素等，與MoS2或PANI進(jìn)行結(jié)合，以獲得具有類似性能的復(fù)合材料。此外，利用生物質(zhì)、廢棄物等資源來(lái)制造MoS2/PANI復(fù)合材料也是一種潛在的可持續(xù)性制備方法。

最后，值得注意的是，MoS2/PANI復(fù)合材料不僅是單一的復(fù)合材料，還可以與其他材料結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)更多的應(yīng)用。例如，MoS2/PANI復(fù)合材料可以與碳納米管、氧化石墨烯等其他材料相結(jié)合，以提高其性能和應(yīng)用場(chǎng)景。因此，探究更多的MoS2/PANI復(fù)