過渡金屬碳化物(MXene)因其特殊的結構和表面化學性質而備受關注。然而，與其他二維材料一樣，其應用受到堆積和團聚的嚴重影響。在此，我們在無需任何模板和剛性框架的幫助下，通過MXene和金屬有機框架(MOFs)的組裝構建了纏繞的一維異質結構。結果表明，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，從而實現電磁參數的調控。由MXene纖維/CoNi/C和CNTs/CoNi等一維非均相組分相互纏繞構建的三維交聯網絡具有廣泛的非均相界面、層疊的孔結構和良好的電導率，表現出優異的吸波性能。值得注意的是，在匹配厚度為1.6 mm時，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)。研究結果為高效微波吸收劑的制備提供了理論依據。
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)、氮氣吸附/解吸等溫線結果(c)以及相應的孔徑分布(d)。
圖7 填充量為42.5%的MMC在2-18 GHz頻率范圍內的電磁參數為: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、模擬值和實驗值以及厚度為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)對應的匹配厚度。
相關科研成果由西北工業大學Baoliang Zhang等人于2021年發表在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。
轉自《石墨烯雜志》公眾號
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