Zweidimensionale Übergangsmetallkarbide (MXene) verfügen über eine attraktive Leitfähigkeit und zahlreiche funktionelle Oberflächengruppen, was ein enormes Potenzial im Bereich der Absorption elektromagnetischer Wellen (EMW) bietet. Allerdings leiden die hohe Leitfähigkeit und die spontane Aggregation von MXene unter einer begrenzten EMW-Reaktion. Inspiriert durch den dielektrischen-magnetischen Synergieeffekt soll die Strategie der Dekoration von MXene mit magnetischen Elementen diese Herausforderung lösen.
Kürzlich arbeiteten Professor Xiaojun Zeng von der Jingdezhen Ceramic University und Professor Bingbing Fan von der Zhengzhou University an der Entwicklung eines doppelten heterogenen Mo-MXene/CoNi-NC-Grenzflächenmaterials, das aus zickzackförmigen Mo-MXene-Nanofasern und CoNi@NC-Nanopartikeln besteht.
Die Mo-MXen/CoNi-Nanopartikel profitieren von der synergistischen Wirkung hochdisperser kleiner CoNi-Legierungs-Nanopartikel, einem dreidimensionalen leitfähigen Netzwerk, das aus zickzackförmigen Mo-MXen-NFs, zahlreichen N-dotierten hohlen Kohlenstoffvesikeln und einer reichlich vorhandenen dualen heterogenen Grenzfläche zusammengesetzt ist. Die NC-Heterostruktur bietet eine starke EMW-Absorptionsfähigkeit, was ein großes Potenzial für die Entwicklung fortschrittlicher EMW-Absorptionsgeräte auf Basis von MXene bietet.
In dieser Arbeit werden zickzackförmige Mo2TiC2-MXen-Nanofasern (Mo-basierte MXene (Mo-MXene) NFs) mit vernetzten Netzwerken durch Ätzen mit Flusssäure und Scherprozesse mit Kaliumhydroxid hergestellt. Anschließend wird eine duale heterogene Grenzfläche durch Mischen zickzackförmiger Mo-MXen-NFs mit kleinen CoNi@NC-Nanopartikeln mithilfe der Kopräzipitationsmethode, des Ionenaustauschprozesses und der Wärmebehandlungsstrategie aufgebaut.
Die Mo-MXene/CoNi-NC-Heterostrukturen weisen hervorragende EMW-Absorptionseigenschaften auf. Der korrespondierende Autor des Papiers, Professor Xiaojun Zeng von der School of Materials Science and Engineering der Jingdezhen Ceramic University, sagte.
Das Team veröffentlichte seine Arbeit in Zeitschrift für Hochleistungskeramik.
Die entworfene Mo-MXene/CoNi-NC-Heterostruktur bietet eine starke Absorptionsfähigkeit für elektromagnetische Wellen mit einem RL-Wert von bis zu −68,45 dB bei einer passenden Dicke von 4,38 mm. Die hervorragende EMW-Absorptionsleistung ist auf eine hervorragende Impedanzanpassung, magnetische Verluste, dielektrische Verluste sowie Mehrfachstreuung und Reflexion zurückzuführen, die durch die einzigartige 3D-Netzwerkstruktur verursacht werden.
„Inspiriert durch den dielektrischen-magnetischen Synergieeffekt dürfte die Strategie, MXene mit magnetischen Elementen zu dekorieren, das Problem der Impedanzfehlanpassung lösen, die durch die hohe Leitfähigkeit von MXene verursacht wird“, sagte Xiaojun Zeng.
Der nächste Schritt besteht darin, die Vielfalt der auf Mo2TiC2 und MXen basierenden EMW-Absorptionsmaterialien durch den Einsatz verschiedener Methoden zum Aufbau heterogener Strukturen zu erweitern und den Absorptionsmechanismus von auf MXen basierenden EMW-Absorptionsmaterialien systematisch zu bewerten. Das ultimative Ziel ist die Etablierung eines neuen theoretischen Systems basierend auf heterogenen Mo2TiC2 MXene-Strukturen.
Mehr Informationen:
Xiaojun Zeng et al., Konstruktion einer dualen heterogenen Grenzfläche zwischen zickzackförmigen Mo-MXen-Nanofasern und kleinen CoNi@NC-Nanopartikeln für die Absorption elektromagnetischer Wellen, Zeitschrift für Hochleistungskeramik (2023). DOI: 10.26599/JAC.2023.9220772
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