一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于复合无机材料技术领域，涉及一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用。所述具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料的分子式为M

【技术实现步骤摘要】
一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于复合无机材料
，涉及一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着无线通信和电子设备的广泛使用，电磁波污染问题也日益严重，对人类健康和环境有很大的危害。为了解决这些问题，有必要设计和制造新的电磁波吸收体。M
n+1
AX
n
(MAX)相，是一种具有六方晶体结构(空间群P6
3 mm/c，No.194)的纳米层状过渡金属碳化物/氮化物，其中M是过渡金属，A主要来自13
‑
16族，X是C和/或N，n＝1、2或3。MAX相独特的晶体结构与成键特征，使其兼具金属和陶瓷特性，被认为是一类极具潜力的电磁波吸收候选材料，在过去几十年中吸引了研究人员的注意。
[0003]目前MAX相的吸波性能主要是由介电损耗贡献，然而利用磁性元素优异的磁性能和电损耗型材料优异的性能来进行互补，达到提高阻抗匹配度，增强电磁波吸收性能的目的。设计同时具有介电损耗与磁损耗的新型MAX相电磁波吸收器具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的专利技术目的在于针对现有技术中的不足，提供一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的一个目的通过以下技术方案来实现：
[0006]一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料，所述多组元磁性MAX相材料的分子式为M
n+1
AX
n
，其中M为元素周期表上第4～11族的过渡金属元素中的三种或三种以上组合，A为磁性元素，X为C元素和/或N元素，n为1、2、3或4。
[0007]作为优选，所述多组元磁性MAX相材料具有六方晶系结构，空间群为P63/mmc，晶胞由M
n+1
X
n
单元与A层原子交替堆垛而成。
[0008]作为优选，所述多组元磁性MAX相材料的M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上组合。
[0009]本专利技术的多组元磁性MAX相材料中的M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上，将具有不同原子尺寸、晶体结构的组元固溶在一起，材料局部化学环境会产生强烈的晶格畸变(局部应力)和应力涨落，从而可以增强电子散射作用并降低电子电导率，减弱电导损耗。高熵固溶体中的大量缺陷(如空位、间隙原子等)作为极化中心，在交流电场作用下可以抑制偶极子的转向和空间电荷的重新排布，从而消耗电磁波的能量。
[0010]作为优选，所述多组元磁性MAX相材料的A为Fe、Co、Ni中的一种或多种。本专利技术的多组元磁性MAX相材料的A为Fe、Co、Ni中的一种或多种，磁性组元以及大量带电缺陷的引入，可以为磁损耗提供更多途径，增强磁损耗能力，可以实现MAX相兼具介电损耗与磁损耗的双重吸波性能。
[0011]作为优选，所述X为C
x
N
y
，其中x+y＝1。
[0012]本专利技术的另一个目的通过以下技术方案来实现：
[0013]一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料的制备方法，包括以下步骤：
[0014]将多组元MA'X相前驱体与A的氯化物、A的溴化物和A的碘化物中的一种或多种混合，在惰性气氛下加热反应，将反应产物置于酸溶液中，搅拌反应，然后清洗、干燥，得到多组元磁性MAX相材料。
[0015]作为优选，多组元MA'X相前驱体中，M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上组合，A'为Al元素。
[0016]作为优选，多组元MA'X相前驱体与A的氯化物、A的溴化物和A的碘化物中的一种或多种的摩尔比为1:1～1:8。
[0017]作为优选，A的氯化物为FeCl2、CoCl2和NiCl2中的一种或多种。
[0018]作为优选，A的溴化物为FeBr2、CoBr2和NiBr2中的一种或多种。
[0019]作为优选，A的碘化物为FeI2、CoI2和NiI2中的一种或多种。
[0020]作为优选，加热反应的温度为400～850℃，加热反应的时间为3～20h。
[0021]酸溶液可以列举为盐酸溶液、硫酸溶液、硝酸溶液，酸溶液的浓度可以列举为0.1～5mol/L。
[0022]作为优选，搅拌反应时间为1～5h。
[0023]A位为Fe、Co、Ni中的一种或多种的MAX相材料无法通过传统固相法制备合成，本专利技术先合成多组元MA'X相前驱体，然后再与A的氯化物、A的溴化物和A的碘化物中的一种或多种混合反应，通过A位元素置换手段实现了A位为Fe、Co、Ni中的一种或多种的MAX相材料的制备。多组元MA'X相前驱体中的A'为Al元素，Fe、Co、Ni中的一种或多种可以完全置换Al元素；当多组元MA'X相前驱体中的A'为除Al其它元素时，无法实现Fe、Co、Ni中的一种或多种的完全置换，A'会有残留，从而影响最终产物的性能，尤其是双重吸波性能。
[0024]可选地，多组元MA'X相前驱体的制备方法可列举如下：将M和/或含M的化合物、Al和/或含Al的化合物、X和/或含X的化合物按(1.8～4)：1：(0.1～2)的摩尔比混合，并将所获混合物于惰性气氛中在700～1500℃高温反应2～24h，清洗、干燥，获得多组元MA'X相前驱体。
[0025]本专利技术的另一个目的通过以下技术方案来实现：
[0026]一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料在电磁波吸收和屏蔽领域中的应用。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]1、本专利技术提供的多组元磁性MAX相材料，首次实现了MAX相兼具介电损耗与磁损耗的双重吸波，二者的协同作用使得其在电磁波吸收和屏蔽等领域具有潜在的应用前景；
[0029]2、多组元磁性MAX相材料的M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上组合，且A为Fe、Co、Ni中的一种或多种时，具有优异的吸波性能和较高的有效带宽；
[0030]3、本专利技术首次实现了具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料的制备，磁性元素的引入导致其电子结构相较于现有MAX相材料发生了较大的变化，这对调控MAX相物理、化学性质重要意义；
[0031]4、本专利技术以A的氯化物、A的溴化物和A的碘化物中的一种或多种与多组元MA'X相
前驱体反应，通过A置换A'，从而制备多组元磁性MAX相材料；
[0032]5、本专利技术多组元磁性MAX相材料的制备过程中采用的多组元MA'X相前驱体，其A'为Al元素，可以实现Fe、Co、Ni中的一种或多种的完全置换。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1制备的多组元磁性MAX相材料(TiVNbTa)2CoC的XRD图；
[0034]图2为本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料，其特征在于，多组元磁性MAX相材料的分子式为M
n+1
AX
n
，其中M为元素周期表上第4～11族的过渡金属元素中的三种或三种以上组合，A为磁性元素，X为C元素和/或N元素，n为1、2、3或4。2.根据权利要求1所述的具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料，其特征在于，多组元磁性MAX相材料具有六方晶系结构，空间群为P63/mmc，晶胞由M
n+1
X
n
单元与A层原子交替堆垛而成。3.根据权利要求1所述的具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料，其特征在于，多组元磁性MAX相材料的M为Ti、V、Nb、Ta、Mo、Hf、Zr、Cr中的三种或三种以上组合。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料，其特征在于，多组元磁性MAX相材料的A为Fe、Co、Ni中的一种或多种。5.如权利要求1所述的具有双重吸波损耗机制的多组元磁性MAX相材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆，陈露，李友兵，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：