過渡金屬碳化物(MXene)因其特殊的結(jié)構(gòu)和表面化學(xué)性質(zhì)而備受關(guān)注。然而，與其他二維材料一樣，其應(yīng)用受到堆積和團(tuán)聚的嚴(yán)重影響。在此，我們在無需任何模板和剛性框架的幫助下，通過MXene和金屬有機(jī)框架(MOFs)的組裝構(gòu)建了纏繞的一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，通過控制MOFs在1D MXene纖維上的加載，可以有效地控制CNTs的生長，從而實(shí)現(xiàn)電磁參數(shù)的調(diào)控。由MXene纖維/CoNi/C和CNTs/CoNi等一維非均相組分相互纏繞構(gòu)建的三維交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的非均相界面、層疊的孔結(jié)構(gòu)和良好的電導(dǎo)率，表現(xiàn)出優(yōu)異的吸波性能。值得注意的是，在匹配厚度為1.6 mm時(shí)，吸收器(MMC)的最小反射損耗(RLmin)超過51.6 dB，有效吸收帶寬(EAB, RL <10db)覆蓋4.5 GHz (13.2 17.7 GHz)。研究結(jié)果為高效微波吸收劑的制備提供了理論依據(jù)。
圖1 合成示意圖。
圖2 SEM圖像的一系列中間體與不同的堿性化時(shí)間:堆疊2 d MXene (a和b),中間的第一天(c和d),中間的第二天(e和f),中間的第三天(g和h),中間的第四天(i, j),和中間的第五天(k和l)。
圖3 SEM圖像的mm -1 (a), MM-2 (b), MM-3 (c), MMC-1 (d), MMC-2 (e)和MMC-3 (f)。
圖4. MXene纖維(a)、MM-3 (b)和CNTs (c)的TEM圖像;碳納米管的HR-TEM圖像(d和e);MMC-3的TEM圖像(f，插圖:HAADF-STEM照片)和C (g)， O (h)， Ti (i)， Co (j)， Ni (k)的EDS映射以及疊加元素圖(l)。
圖5 不同樣品的XRD譜圖(a)、XPS譜圖(b)、FTIR譜圖(c)、拉曼譜圖(d和e)、TGA曲線(f)
圖6 MMC-1、MMC-2、MMC-3的室溫遲滯回線(a)、放大遲滯回線(b)、氮?dú)馕?解吸等溫線結(jié)果(c)以及相應(yīng)的孔徑分布(d)。
圖7 填充量為42.5%的MMC在2-18 GHz頻率范圍內(nèi)的電磁參數(shù)為:ε ' (a)、ε " (b)和tanδ
ε (c);μ' (d) μ" (e)和tanδ
μ(f); Cole-Cole半圓形的MMC-1 (g), MMC-2 (h)和MMC-3(i)。
圖8 RL的3D圖(a-c)， RL的2D曲線(d-f)，對比優(yōu)化后的RL (g)，厚度1.6 mm的RL曲線(h)，不同MMC的EAB (i)。
圖9 1/4條件下匹配厚度的RL值、模擬值和實(shí)驗(yàn)值以及厚度為1-5mm的MMC-3的|Z
in/Z
0|值。
圖10 MMC的微波吸收機(jī)理示意圖。
圖11比較不同材料的微波吸收性能:RLmin (a)、EAB (b)對應(yīng)的匹配厚度。
相關(guān)科研成果由西北工業(yè)大學(xué)Baoliang Zhang等人于2021年發(fā)表在Chemical Engineering Journal（https://doi.org/10.1016/j.cej.2021.130591）上。原文：Template-free self-assembly of MXene and CoNi-bimetal MOF into intertwined one-dimensional heterostructure and its microwave absorbing properties。
轉(zhuǎn)自《石墨烯雜志》公眾號(hào)
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