兰州理工大学杜雪岩教授《国际陶瓷》：层间距可调的Ti₃C₂T_xMXene/Ni/C复合材料的制备及吸波性能研究

【研究背景】

在信息化的21世纪，日新月异的电子技术使得电磁波被广泛地应用于诸多领域，并渗透到人类生活的各个角落。无论是日常生活中的手机、微波炉、无线通讯等电子产品，还是雷达、导弹等国防军工设备。迅猛发展的电磁应用在创造巨大物质利益的同时也带来了一系列的严重问题，如损害人类的身心健康，造成神经系统和免疫系统的紊乱等，影响精密电子仪器、各类无线通讯、航天航空等设备的正常运行。因此，日趋严重的电磁波污染和干扰己被称为除大气、水源和噪声污染之外的“世界第四大公害”，所以防控电磁辐射的干扰对于我们的身体健康和生活环境是十分必要的。

【研究亮点】

通过氨基功能化和焊接不同链长的二酸分子来调整Ti₃C₂T_xMXene的层间距，制备出层间距可控的xDA-Ti₃C₂独特层状结构，减少了其自身的团聚和堆积，为金属/金属氧化物的掺杂提供有利的界面。

【制备流程】

(1) xDA-Ti₃C₂的制备:将Ti₃C₂溶液(5 mg/mL)分散到NH₄F水溶液(111 mg/mL)中，在60℃下搅拌24 h(通入N₂作为保护气体)，用去离子水离心5-6次，冷冻干燥得到Ti₃C₂-NH₂。将Ti₃C₂-NH₂(2mg/mL)与二酸分子(1mg/mL)混合搅拌4 h，用去离子水离心至pH = 7，冷冻干燥过夜得到xDA-Ti₃C₂。

(2)溶液的制备:将PVA与去离子水在烧杯中混合，在60℃下强烈搅拌2 h，确保PVA被溶解。当溶液冷却至25℃时，加入预定量的10DA-Ti₃C₂T_xMXene，在冰水浴中超声处理15 min。将上述溶液与适量NiAc在氮气气氛下，在60℃下磁力搅拌2 h。

(3)真空煅烧。(i)室温为20℃，温度以2.5℃/min的速率上升1 h至300℃。(ii)以2.5℃/min的速度加热至650℃，保温1 h。(iii)在真空条件下自然冷却至室温，得到Ti₃C₂T_xMXene/Ni/C复合材料。

图1 机理图

【结论】

Ti₃C₂T_xMXene/Ni/C复合材料在12.3 GHz时的最大反射损耗(RL)值为- 42.3 dB，有效吸收带宽(EAB)为5.6 GHz。Ti₃C₂T_xMXene片层的介电损耗、多相异质结构的反射和散射、Ni纳米颗粒的磁损耗以及它们的协同作用是导致优异吸收性能的主要原因。此外，分子焊接为调控其他二维材料之间的层间距提供了一种独特的方法，为设计高性能二维吸波材料提供了理论指导。

【文章连接】

https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.07.459.