[发明专利]一种多层MXenes的电磁屏蔽织物及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多层MXenes的电磁屏蔽织物，将聚多巴胺改性后的织物依次浸泡在γ‑(2,3‑环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷改性MXenes二维纳米片胶体溶液和γ‑氨丙基三乙氧基硅烷改性MXenes二维纳米片胶体溶液中，重复多次反应后制备得到一种具有优异的电磁屏蔽、导电、抗菌、抗紫外、耐洗等功能的织物，在电磁屏蔽纺织品、功能纺织品、可穿戴纺织品、柔性智能纺织品等领域有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及纺织面料和功能纳米材料领域，具体涉及一种多层MXenes的电磁屏蔽织物。

背景技术

当前电子科技的快速发展和无线设备的普及使电磁污染日益严重，不但干扰电子元件的正常功能，而且有可能会对人体健康造成潜在的危害(ACS Nano,2018,12,5:4583-4593)。特别是随着5G、6G时代的来临和可穿戴智能纺织品的快速发展，具有一定电磁屏蔽功能的织物/面料/纺织品的重要性愈加凸显。

过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物(通常称为MXenes)是自2011年YuryGogotsi等发现碳化钛(Ti₃C₂T_x)以来的一类新型二维材料。这些材料的一般公式为M_n+1X_nT_x(n＝1、2或3)，其中M是早期过渡金属，X是碳和/或氮，T是从合成过程中继承的表面基团，通常为-OH、-O和-F。MXenes通常由三元碳化物或氮化物的MAX相选择性地刻蚀A原子层制得，其中A主要是IIIA族和IVA族元素。迄今为止报道的MAX相有70多种，目前20多种基于Ti、V、Nb、Mo、Ta和Zr等的MXenes被成功合成。这种化学和结构上的多功能性使得MXenes在高导电性、大表面积等方面具有与石墨烯等其它二维纳米材料的竞争优势，在多种应用领域特别是在电磁屏蔽、电池、超级电容器和催化等能量转换和储能领域有着广阔的应用前景(Science,2016,353,1137-1140；Science,2020,369,446-450；Advanced Functional Materials,2020,2000712；Advanced Optical Materials,2020,2001120)。

MXenes二维材料在电磁屏蔽纺织品领域也有文献报道。中国发明专利CN202010911800.4以化学刻蚀法刻蚀MAX相微米片制备少层MXene分散液，随后通过浸涂织物材料，将多层涂覆了MXene的织物材料按照MXene含量进行梯度排列，并复合起来，得到基于MXene的复合织物材料。中国发明专利CN201911174273.7将PI织物预处理，然后等离子处理；将MXene溶液喷涂于处理过的PI织物表面反应；将Co₃O₄/PANI纳米线溶液喷涂于得到的MXene/PI复合材料上反应；将得到的将Co₃O₄/PANI/MXene/PI复合材料置于PDMS溶液中处理，得到的电磁屏蔽织物具有优良的导电性和电磁屏蔽性能。中国发明专利CN201910223295.1将MXene溶液层层喷涂在已预处理的织物一侧并干燥，然后，再将MXene溶液层层喷涂在织物的另一侧并干燥，得到MXene改性织物。制备的电磁屏蔽织物电磁屏蔽效果佳，且不影响织物的舒适性。中国发明专利CN201910144854.X通过层层自组装的方法制备了MXene基柔性半透明电磁屏蔽面料。北京化工大学使用简单省时的浸染方法，将织物直接依次浸染在PPy/MXene导电油墨和防水油墨中，使厚度0.42mm、电导率1000S/m的织物的电磁屏蔽性能达到42dB(MXene基电磁屏蔽织物的制备及其性能研究[D].北京化工大学,2019)。但是上述织物的电磁屏蔽功能仍需要进一步提高。而且MXenes与织物之间缺乏有效结合，在日常洗涤或者使用过程中，MXenes会不断脱落，从而使得MXenes织物的电磁屏蔽功能越来越差。

发明内容

针对上述不足，本发明制备了一种多层MXenes的电磁屏蔽织物。

本发明通过如下的技术方案实现：