[發明專利]一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011025341.6
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112251193A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 陸偉;向震;鄧柏聞;劉志成;潘飛;嚴海
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09K3/00
• 分類號: C09K3/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 林凡燕

本發明公開了一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料，其特征在于，所述復合吸波材料為基于層狀納米薄片MXene基體Ti₃C₂與三維金屬有機框架MOFs材料的復合得到的在層狀碳骨架上負載金屬納米顆粒和TiO₂納米顆粒的復合材料。本發明還公開了上述復合吸波材料的制備方法及其在電磁波吸收材料中的應用。本發明的一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料及其制備方法具有如下有益效果：本發明的一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料，通過原位化學合成方法和熱處理工藝，獲得的復合吸波材料具有可控、優異、穩定的微波吸收性能，在試樣厚度為3.0mm時，最大吸收強度可達?51.8dB。

技術領域

本發明屬于復合吸波材料技術領域，具體涉及一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料及其制備方法和應用。

背景技術

手持式和可穿戴設備的日益普及，使電磁輻射的隱蔽性和危害性問題大規模加劇，直接影響公眾健康和電子、電信設備的正常運行。電磁輻射損傷的抑制是一個熱點研究課題。在軍隊里保護軍事人員和武器免受電磁干擾，提高作戰效能。在高科技領域，電磁保護在精密儀器的發展中起著至關重要的作用。現如今，發展高性能、輕量化的電磁吸收和電磁屏蔽技術是目前消除電磁污染危害最可行的途徑之一。一般來說，根據電磁波損耗特性，將電磁波吸收材料分類為電損耗型材料和磁損耗型材料兩大類。常見的如 MXene及其衍生物、磁性金屬以及鐵氧體材料等都被廣泛用于制造電磁波吸收材料。

MXene(Ti₃C₂)二維納米材料是三元陶瓷MAX相經氫氟酸(HF)化學刻蝕得到的一種新型二維材料。MXene衍生物TiO₂@C作為一種納米復合材料在儲能、催化及電磁波吸收等諸多領域均取得了巨大進展。MXene衍生物TiO₂@C雖然具有質量輕、寬吸收帶寬等優點，但其相對較高的復介電常數和較差的磁導率導致阻抗失配嚴重地限制了其在電磁波吸收領域的廣泛應用；同時Fe3O4等磁性材料具有吸收帶寬窄、厚度大、密度大等多方面問題，限制了磁性材料在電磁波吸收領域的實際應用。而且對于單一介電材料或磁性材料來說，很難實現優良的阻抗匹配從而得到高的電磁波吸收性能。

通過設計磁性材料和介電材料的復合材料，利用兩者之間的協同作用是一種有效的解決上述問題的方法。例如Co與石墨烯復合、Fe₃O₄與石墨烯復合、NiZn鐵氧體與石墨烯復合等。雖然通過磁性材料與碳材料復合，電磁波吸收性能有了實質性的提高，然而如何通過簡單的結構和成分的優化來制備高性能的電磁波吸收材料仍存在一定難度。

中國專利CN108834389A公開了一種雙金屬有機框架衍生多孔碳/多壁碳納米管納米復合吸波材料的制備方法，該復合吸波材料以多壁碳納米管為載體，六水合硝酸鈷、六水合硝酸鋅為金屬鹽前驅體，2-甲基咪唑為有機配體，甲醇和乙醇為混合溶劑，通過高溫熱解法，制得由多壁碳納米管負載Co/Zn雙金屬納米多孔碳組成的復合吸波材料。該專利制備的復合吸波材料，制備過程和成分均較復雜，在3.0mm厚度下，最大吸收強度僅為-39.07dB，電磁波吸收強度還不夠。

因此，開發一種制備方法簡單、性能優異的電磁復合吸波材料對于吸波材料的開發與生產具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料及其制備方法，本發明的復合吸波材料通過簡單的原位化學合成及熱處理獲得可控、優異、穩定的微波吸收性能。

本發明的第一個目的在于提供一種基于MXene與金屬有機框架的復合吸波材料，所述復合吸波材料為基于層狀納米薄片MXene基體Ti₃C₂與三維金屬有機框架MOFs 材料的復合得到的在層狀碳骨架上負載金屬納米顆粒和TiO₂納米顆粒的復合材料。