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二维层状MXene基纳米复合材料的制备及电磁性能研究

二维层状MXene基纳米复合材料的制备及电磁性能研究

作     者:雷炳赋 

作者单位:上海应用技术大学 

学位级别:硕士

导师姓名:王占勇

授予年度:2022年

学科分类:08[工学] 0805[工学-材料科学与工程(可授工学、理学学位)] 

主      题:Ti3C2Tx MXene 金属有机框架 电磁波吸收 纳米材料 

摘      要:随着电磁辐射污染的加重,以及军事领域如隐身战斗机的需要,电磁吸波材料越来越受到研究人员的关注。TiCT MXene在以往报道中表现良好,具有广阔的应用前景。然而TiCT吸波机制单一,有效吸收带宽窄,探索更高性能的TiCT基复合材料有着重要意义。本论文将介电损耗优异的多层TiCT与CoFe-MOFs(Metal-organic frameworks,MOFs),制备了MXene@MOFs纳米复合材料。然后,通过进一步微波退火处理制备了MXene@CoFeO、TiCT@CoFe@TiO和C@CoFe@TiO纳米复合材料,并研究了其电磁性能。本文主要工作如下:1、通过比较TiCT不同的制备方法,选择多层TiCT作为复合材料基体,并对多层TiCT在高温下退火性质进行了研究。结果发现,在高温退火中TiCT由于表面附着的含O官能团,逐渐转变成金红石TiO和锐钛矿TiO,但是TiCT未被完全氧化,这表明着在后续复合合成过程中TiCT的优良特性能够被保留下来。2、采用了原位生长再退火的方法制备了MXene@CoFeO纳米复合材料,表现出良好的电磁吸波性能。在吸波材料厚度为5.5 mm时,最佳反射损耗值在5.2 GHz时达到-25.9 d B。随着的吸波材料厚度进一步减小到2.5 mm,电磁波反射损耗值减小至-21.2d B,且有效吸收带宽达到3.8 GHz。MXene@CoFeO纳米复合材料吸波性能优于单一MXene。3、MXene@MOFs前驱体在350℃、450℃、550℃下微波退火,制备了MXene@CoFeO、TiCT@CoFe@TiO和C@CoFe@TiO纳米复合材料。结果显示,TiCT@CoFe@TiO纳米复合材料具有最优异的电磁吸波性能,在电磁波频率为17.95GHz时,最小反射损耗值为-62.9 d B,吸波材料厚度仅为1.2 mm;当吸波材料厚度为1.4 mm时,有效吸收带宽值为5.02 GHz(12.74-17.76 GHz)。结果显示,成功的制备了一种轻质的、匹配厚度薄、吸收效率高和吸收带宽大的电磁吸波材料。

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