【摘 要】
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MXene材料是一类新型的二维材料,这类材料具有高比表面积、丰富的表面官能团、高导电性以及独特的多层结构。独特的结构与性质使得MXene材料在电池、超级电容器、催化等领域应用广泛,并且其在电磁波吸收领域也同样表现出了相当的应用潜力。基于MXene材料出色的电化学性质和表面特性,这类材料具有表面修饰改性以及相关复合材料的可能性。但是这种新型材料在用作电磁波吸收材料时也存在阻抗失配、有效吸收带宽不足等
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MXene材料是一类新型的二维材料,这类材料具有高比表面积、丰富的表面官能团、高导电性以及独特的多层结构。独特的结构与性质使得MXene材料在电池、超级电容器、催化等领域应用广泛,并且其在电磁波吸收领域也同样表现出了相当的应用潜力。基于MXene材料出色的电化学性质和表面特性,这类材料具有表面修饰改性以及相关复合材料的可能性。但是这种新型材料在用作电磁波吸收材料时也存在阻抗失配、有效吸收带宽不足等问题。为解决这些问题,更好地提升材料的电磁波吸收效能,以MXene材料为基础合成复合材料是较为合理的解决方案。本课题选取了最常见的MXene材料之一的Ti3C2Tx-MXene作为研究对象,并且以此为基础进行了表面修饰改性以及与不同材料的复合。对表面修饰改性的Ti3C2Tx-MXene以及复合材料的结构与组分进行了研究,并分析讨论了这些材料的电磁波吸收性能及吸波机理。具体研究内容及结果如下:（1）采用化学液相蚀刻的方法,以氟化锂（LiF）与盐酸溶液为蚀刻液蚀刻Ti3Al C2前驱体,在蚀刻液浓度与蚀刻时间固定的条件下比较了不同蚀刻温度对Ti3C2Tx-MXene形貌的影响,并且通过比较确定了最佳的蚀刻工艺:以9 mol/L盐酸与LiF混合溶液为蚀刻液,在55℃下蚀刻24 h。确定蚀刻工艺后,对制备的Ti3C2Tx-MXene进行表面修饰,通过简单的一步水热法在Ti3C2Tx-MXene表面掺杂铈元素,生成Ti3C2Tx-MXene/CeO2复合材料。并且讨论了水热反应时间以及MXene的载量对复合材料电磁波吸收性能的影响以及复合材料的微波吸收机理。当MXene与Ce（NO3）3·6H2O质量比为1:3时,在180℃水热反应6 h得到的样品具有最佳的电磁波吸收性能,其在2.8 mm处可得到最低反射损耗(RLmin)-43.38 d B,在2.4 mm处的有效吸收带宽（EAB:RL＜-10 d B,90%的电磁波被吸收）可达到5.44 GHz（11.28～16.72 GHz）。（2）通过插层法制备了具有大层间距的手风琴状Ti3C2Tx-MXene材料,在不引入钛源的条件下在其表面生长Ti O2颗粒,最后在材料表面上原位聚合生长聚苯胺,得到具有三明治结构的Ti3C2Tx/Ti O2/PANI复合材料。Ti3C2Tx/Ti O2/PANI复合材料由于表面Ti O2颗粒与PANI高分子的存在,形成了丰富的异质结面,电磁波吸收性能优异。其在匹配厚度2.18 mm下,在13.92 GHz频率下可以获得-65.61 d B的RLmin值,并且其在2.10 mm的匹配厚度下能够获得高达5.92 GHz（11.84～17.76 GHz）的有效吸收带宽。（3）以氢氟酸为蚀刻剂,制备了微米级的大尺寸少层Ti3C2Tx-MXene材料,使用简单的一步水热法制备了花状的NiCo-LDH材料,并通过溶液老化沉降的方式将二者复合在一起,制得NiCo-LDH/MXene复合材料,并着重讨论了合成的NiCo-LDH/MXene复合材料中Ti3C2Tx-MXene的载量对复合材料样品形貌与电磁波性能的影响。当Ti3C2Tx-MXene载量为75 wt%时,NiCo-LDH/MXene复合材料在12.0GHz频率下匹配厚度为2.18 mm时,能获得-64.24 d B的最低反射损耗,并且在匹配厚度仅为2.00 mm时,该NiCo-LDH/MXene样品能获得最大有效吸收带宽4.48 GHz（11.04～15.52 GHz）。
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