[发明专利]核-边结构的碳化物MXene/SiO2

说明书

本发明涉及一种核‑边结构的碳化物MXene/SiO₂纳米板状超薄微波吸收材料。该吸波材料由Ti₃C₂Tx和SiO₂组成，该吸波材料为具有核边结构的二维纳米板状材料。该吸波材料制备方法包括：在分散有片状T₃C₂T_x的混合溶液中逐滴滴加正硅酸四乙酯TEOS，搅拌反应。该制备工艺简单，该吸波材料吸收强度高，有效吸收带宽，在X及Ku波段表现出优异的吸波性能；同时其吸波厚度薄，在小型化电子通讯设备、电磁安全防护领域具有广阔的应用潜力和市场前景。

技术领域

本发明属于吸波材料领域，特别涉及一种核-边结构的碳化物MXene/SiO₂纳米板状超薄微波吸收材料。

背景技术

随着无线通信及各种电子设备的爆炸式增长，电磁污染变得无处不在，如何有效地消除电磁污染，净化电磁环境一直是一个重要的研究课题。由于传统的电磁屏蔽及吸波材料如金属、陶瓷、混凝土等往往存在质量密度高、脆性大、便携性差等缺点，极大地限制了它们的广泛应用，因而开发轻质超薄高强高效的电磁屏蔽及吸波材料变得十分迫切并具吸引力。

纳米技术的兴起，使得各种纳米材料尤其是低维碳材料和多种二维材料相继被发现和合成，给电磁屏蔽及吸波材料的研究和发展带来了新的契机。这些新兴的低维材料具有明显的小尺寸和轻量化的特征，通过合适的结构和组分设计，能够灵活实现体材料电磁性能的调控，从而使得各种轻质高强且具有可控电磁参数的组装材料的制备成为可能。而二维材料是这些材料中最有前途的佼佼者，它们集各种优势于一身，将在电磁屏蔽及吸波领域大展拳脚。

在2016年，Shahzad等人报道了二维过渡金属碳化物(MXene)的电磁屏蔽效能，令人震惊的是其性能甚至超过了传统的金属银和铜，并证明了MXene的内部结构对电磁能的耗散具有重要作用，这一发现为通过组装和结构设计来改善MXene电磁屏蔽及吸波体的性能提供了无限的想象空间，吸波材料有望向超薄化设计迈出新的一步。为了改善MXene的吸波性能，一些研究人员尝试将MXene转化为其衍生物，例如TiO₂/C复合材料，以降低MXene的介电损耗，但是其调节介电性能的空间非常有限且丧失了MXene本身独特的内部结构(HanM,Yin X,Li X,Anasori B,Zhang L,Cheng L.ACS Appl Mater Interfaces.2017,9(23),20038-20045.)。另外一种可行方法是构筑MXene基空心或多孔纳米结构，这可以大大提高材料的阻抗匹配，但吸收厚度的不可避免地增加。另外，由于容易塌陷的空心或多孔结构，其吸波性表现不稳定(Li X,Yin X,Song C,Han M,Xu H,Duan W,Cheng L,ZhangL.Advanced Functional Materials.2018,1803938.)。因此，探索制备薄且高效的MXene基吸收材料显得尤为必要，但是目前很少报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种核-边结构的碳化物MXene/SiO₂纳米板状超薄微波吸收材料，以克服现有技术中剥离完全的片状MXene基吸波材料吸收厚度比较厚，频宽窄和吸波性能表现不稳定的缺陷。

本发明提供一种二维MXene基纳米板状超薄吸波材料，所述吸波材料由Ti₃C₂Tx和SiO₂组成，所述吸波材料为具有核边结构的二维纳米板状材料。

所述Ti₃C₂Tx和SiO₂的质量比值为0.8-1.12。

所述吸波材料是在分散有片状T₃C₂Tx的混合溶液中逐滴滴加正硅酸四乙酯(TEOS)，通过经典的方法制备得到。

本发明还提供一种二维MXene基纳米板状超薄吸波材料的制备方法，包括：