MXene 表現出的次優阻抗匹配特性（歸因于其較高的電導率）以及 MXene 薄片的團聚傾向，極大地限制了 MXene 衍生物在電磁波 (EMW) 吸收領域的實用性。為了降低電導率并誘導偶極極化，通過利用乙腈作為液氮源將氮摻雜缺陷引入 MXene (Ti
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X)。通過第一性原理計算揭示了氮摻雜含量為 5.31 at% 時 N-Ti
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X 的金屬電導率。為了減輕 2D MXene 薄片的重新堆疊并增強其在低頻段的吸收性能，插入了磁性嵌入劑。 Co-Zn配位沸石咪唑骨架（ZIF）作為磁性嵌入劑的應用已證明極性單元的顯著增強。煅燒后的 ZIF-67@ZIF-8 的結構呈現出中空形態，并表現出高飽和磁化強度，有利于顯著的磁損耗。例如，ZIF-67@ZIF-8/ N-Ti
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x 達到最寬 EBA 5.36 GHz（2.273 mm，13.00 GHz，R
Lmin = -65.03 dB），最強值 R
Lmin =- 70.43 dB（3.350 mm，7.64 GHz） ，EAB = 3.16 GHz）。此外，本研究采用 COMSOL 模擬來研究 ZIF-67@ZIF-8/N-Ti
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x 對電流場的響應行為，及其電屏蔽屬性和 EWM 場模式。這種創新的多層微結構有效地實現了介電性能和磁性能之間的理想平衡，從而在連續多波段電磁波吸收領域展現了巨大的前景。
Fig 1. ZIF-67@ZIF-8 (a) 和 ZIF-67@ZIF-8/N-Ti
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x (b) 的制備過程。
Fig 2. (a-f) 有機骨架碳化度的典型結構模擬模型；樣品 C1、C2、C3 和 C4 的 TEM 圖像；以及樣品 C1 和 C3 的元素映射； (g)樣品C0、C1、C2、C3和C4的XRD圖； (h) 樣品 C0 的 SEM 圖像；樣品C0、C1、C2、C3和C4的(i)Co 2p和(j)Zn 2p； (f) 元素 Co、Zn、C、N 和 O 的原子比。
Fig 3. (a) 樣本 C0、C1、C2、C3、C4、M1 和 C3M 的 XPS 調查； (b)樣品M1的Ti 2p和N 1s； (c–d) 樣品 M1 的 SEM 圖像； (f) 樣品 M0、M1 和 CM2 的 XRD 圖； (e, g–l) 樣品 C3M 的 SEM 圖像和元素映射； (m) 樣品 C3M 的典型結構仿真模型。
Fig 4. (a、b)等高線圖反射損耗曲線和三維反射損耗剖面； (c) 阻抗匹配Z； (d、e)樣品C3M和C4M之間的電磁波吸收性能差異； (f) 樣品C3、C4、M1、C3M和C4M的衰減常數α； (g) ZIF-67@ZIF-8/N-Ti3C2Tx 與報道材料之間的電磁波吸收性能比較。
Fig 5. (a) 樣品 C3、C4、M1、C3M 和 C4M 的Cole–Cole半圓（ε′與ε″）； (b) 樣品 C3M 在 (b) 電流場上的 COMSOL 模擬； (c、d) 電屏蔽，以及 (e) 電磁波場； (f) C0 值。
Fig 6. 實數ε′(a) 和虛數ε″(b) 復介電常數部分、實數μ′(c) 和虛數 μ″ (d) 復磁導率部分、介電損耗 tanδ
ε (e) 和磁損耗 tanδ
μ (f)樣品 C3、C4、M1、C3M 和 C4M； (g) 摻雜氮含量為 5.31 at% 的 N-Ti
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X 的總 DOS 和 PDOS； (h) Ti
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X 和 N-Ti
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X 的平行四邊形原子排列。
Fig 7. (a–c) 樣品 C1、C2、C3 和 C4M 的磁滯回線和磁化強度值； (d) 樣品C3、M0、M1和C3M的電導率值； (e)樣品C0、C1、C2、C3和C4的比表面積值； (f) 吸濾后樣品C3M的柔韌性和電導率； (g)超純水在樣品C3M表面的液體接觸角； (h)電磁波吸收機制示意圖。
相關研究工作由華東師范大學Yenan Song、Zhenjie Zhao和同濟大學Wei Lu課題組于2023年聯合在線發表在《Chemical Engineering Journal》期刊上，原文：Morphology-dependent magnetic role of ZIFs in nitrogen-doped MXene as metallic conductor microwave absorber。
https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.145817
轉自《石墨烯研究》公眾號
