[发明专利]一种新型的电磁波吸收材料的制备方法

说明书

本发明属于纳米材料的制备和电磁波吸收材料的领域，涉及一种新型的电磁波吸收材料的制备方法，以乙醇或去离子水和Nb₂AlC MAX为原料，利用HF(铪)刻蚀和水热法合成Nb₂C MXene纳米片并调节其层间距和表面集团的同时,而无须加入任何表面活性剂或者模板，需先用Nb₂AlC前体制备纯Nb₂C MXene，再对制备的纯Nb₂C MXene通过水热的方式进行改进并制得改进后的Nb₂C MXene纳米片；Nb₂C MXene纳米片具有良好电磁波吸收性能，同时吸收频带范围宽，能够作为吸波材料，能够应用于电磁屏蔽技术领域和战斗隐身技术领域，其工艺过程绿色环保；简单便于操作，原料易得，制备成本低；制备效率高，制得的产品质量好，稳定性能强，能够实现规模化生产制造，应用环境好，市场前景广阔。

技术领域：

本发明属于纳米材料的制备和电磁波吸收材料的领域，涉及一种新型的电磁波吸收材料的制备方法，以乙醇或去离子水和Nb₂AlC MAX为原料，利用HF(铪)刻蚀和水热法合成Nb₂C MXene纳米片并调节其层间距和表面集团的同时,而无须加入任何表面活性剂或者模板。

背景技术：

高效轻量的电磁波吸收材料对克服电磁波污染起着至关重要的作用，严重影响人体健康，降低电子设备的性能。近年来，各种新型EMW吸收体已经被开发出来以对抗电磁波辐射和干扰。其中，二维结构材料如石墨烯和过渡金属氧化物(或硫化物)由于其特殊的二维结构，高纵横比，大表面积，低密度，薄层厚度以及良好的机械强度。不幸的是，到目前为止，纯二维材料由于其有限的损耗方式而表现出低吸收性能。例如，据报道，化学还原的氧化石墨烯显示出较差的电磁波吸收特性，并且由于厚度为2.0mm时最小反射损耗仅为约-7.0dB，表明纯石墨烯难以满足电磁波吸收的实际应用。而对于二硫化钼，最具代表性的基于二维过渡金属硫化物的EMW吸波材料显示最小RL值为-38.2dB，厚度为2.4mm。尽管与纯石墨烯相比，这种吸收能力明显提高，但仍然有更多的空间来开发基于二维材料的更高效的电磁波材料。

MXene(M_n+1X_nT_x)是一种二维分层早期过渡金属碳化物、氮化物或碳氮化物，近来在各种研究领域如超级电容器、电催化、仿生酶等引起广泛关注。它们的分子式为M_n+1X_nT_x，其中M代表早期过渡金属(如钛，铌和钼等)，X代表碳或氮，n＝1,2或3，T_x对应于一些亲水表面封端基团，例如-OH，-O和-F。与传统2D材料不同，MXene材料由于其表面官能团的存在而引起显着的固有缺陷，这可能导致增加的去极化和降低的导电率。因此，他们的典型成员Ti₃C₂T_x MXene也开始显示出令人兴奋的电磁波吸收能力，这表明巨大的MXene家族在电磁波吸收领域具有巨大的应用潜力吸收。然而，为了制备高效的基于Ti₃C₂T_x MXene的电磁波吸收材料，它通常必须通过一些能量密集且复杂的工艺来形成杂化物以增加其介电损耗。例如，通过催化化学气相沉积法获得Ti₃C₂T_x MXene和碳纳米管杂化材料，通过快速退火工艺调整Ti₃C₂T_x MXene的表面结构，通过高温剥离MXene的碳层形成碳/二氧化钛杂化材料等。以前的研究表明，经过N,N-二甲基甲酰胺溶剂热处理后的纯Ti₃C₂T_x MXene可以用作基于介电损耗的电磁波吸收材料，这是由于增加了层间距，但是仍然存在环境问题(N,N-二甲基甲酰胺有致癌性)。因此，设计制备一种新型的电磁波吸收材料的制备方法，能够以更简单和环保的方式开发新型MXene型电磁波吸波材料，以获得更优异的吸收性能。

发明内容：