【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电磁波吸收材料领域，具体涉及一种mxene基气凝胶及其制备方法和在吸波材料中的应用。
技术介绍
1、随着5g信息时代的开启和军事领域发展需要，开发轻质、阻燃、隔热等多功能特种防护材料成为国家军事发展战略的可预见前景之一。具有多功能特性的多维多级有序功能化结构在电磁功能材料及能源器件领域具有潜在的应用价值。然而，将多功能特种防护及电磁波吸收性能集成到一个材料系统中依然存在巨大的挑战。
2、目前，三维多孔网络结构的气凝胶在电磁波吸收领域应用广泛，为了进一步提高气凝胶材料的导电性，从而诱导引发更高效的电磁衰减性能，石墨烯(graphene)、碳纳米管(carbon nanotubes，cnts)、二维过渡金属碳(氮)化物(ti3c2tx，mxene)等材料通常作为填料，被引入吸波复合材料中。其中，mxene和cnts分别作为新颖的二维与一维材料，由于其优异导电性能，已经在电磁屏蔽领域分别进行了广泛的研究，然而现有基于mxene和cnts的吸波材料通常是将mxene粉和cnts粉以共混形式混合制备前驱体，再于液氮中经定向冷冻制得气凝胶，其缺点在于cnts粉易团聚，导致无法均匀分布，从而只能获得无序的三维结构，导电网络的不规则、不连续导致复合材料的电磁波吸收特性受到限制，因此，开发一种电磁波吸收性能优异且具备红外屏蔽和阻燃特性的多功能mxene-cnts基气凝胶对于吸波材料的发展和研究具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了解决现有mxene-cnt
2、本专利技术的技术方案通过以下方式实现：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种mxene基气凝胶，所述气凝胶以层状mxene为骨架，片层之间形成有序的通道，内嵌纳米co颗粒的n掺杂碳纳米管原位均匀生长在层状mxene的层壁表面。
4、进一步限定，内嵌纳米co颗粒的n掺杂碳纳米管长度为1-3μm。
5、进一步限定，所述气凝胶的密度为0.02-0.03g/cm3。
6、本专利技术的目的之二在于提供一种mxene基气凝胶的制备方法，所述方法：
7、s1：将三聚氰胺、氯化钴、壳聚糖溶液与少层mxene纳米片溶液混合，得到悬浮液；
8、s2：将悬浮液放铜盘上，在液氮中进行定向冷冻处理，随后于低温下真空冻干，得到前驱体；
9、s3：在惰性气氛下，对前驱体进行退火处理，得到mxene基气凝胶。
10、进一步限定，s1中少层mxene纳米片由ti3alc2经hcl/lif蚀刻而成。
11、进一步限定，s1中少层mxene纳米片溶液的固含量为5-15mg/ml。
12、进一步限定，s1中三聚氰胺、氯化钴、壳聚糖与少层mxene纳米片溶液的比例为(0.5-1.5)mmol：(0.1-1)mmol：(150-250)mg：(2-4)ml。
13、进一步限定，s2中低温为-60～-80℃。
14、进一步限定，s3中退火温度为700-900℃，时间为1-3h，升温速率为4-6℃/min。
15、本专利技术的目的之三在于提供一种兼具红外屏蔽和阻燃性的多功能吸波材料，所述多功能吸波材料包括上述mxene基气凝胶。
16、本专利技术的目的之四在于提供一种兼具红外屏蔽和阻燃性的多功能吸波材料在电磁波吸收中的应用。
17、本专利技术与现有技术相比具有的显著效果：
18、(1)本专利技术以mxene为骨架，以三聚氰胺、壳聚糖和氯化钴为原料构建具有多维多级有序功能化结构的气凝胶材料，在退火过程中，三聚氰胺高温分解并产生还原性气体。还原性气体可将co离子还原为金属co纳米颗粒。同时，三聚氰胺的分解为碳纳米管的生长提供碳、氮源，金属co纳米颗粒作为催化剂，进一步促进了碳纳米管在由mxene衍生的有序多孔骨架表面的原位生长，原位生长的碳纳米管不仅可以在材料表面实现均匀分布，还可以有效抑制mxene纳米片的堆叠。在基底材料表面原位催化生长的碳纳米管，可与基底构筑良好的导电网络，提高材料的电导损耗特性。此外，三聚氰胺的使用，可以使材料获得大量的n原子掺杂。丰富的n原子掺杂可以有效地改善材料的偶极极化和电导损耗。
19、(2)本专利技术制得的气凝胶co@ncnts-cm具有多维多级有序功能化结构，不仅具有轻质特性，壳聚糖内大量的氢键和糖环有效链接mxene纳米片，大大了提高多维多级有序功能化结构的稳固性。纵向压缩模量为243kpa，横向压缩模量为128kpa。多维多级有序功能化结构在纵向上具有定向有序多孔结构，可以有效地增强抗应力性。
20、(3)本专利技术通过定向冷冻为定向有序的多孔结构的形成提供冰模板，在随后的冻干过程中，冰模板升华，最终形成了有序的多孔结构。
21、(4)本专利技术制得的气凝胶co@ncnts-cm还具有优异的热稳定性和红外屏蔽性，可以保护材料免受高/低温损坏并保持目标的理想温度。此外，将材料放置在酒精燃烧器上燃烧300s没有明显的火焰和烟雾，没有发生燃烧现象，进一步表明多维多级有序功能化结构具有良好的阻燃性能。
22、(5)本专利技术制得的气凝胶co@ncnts-cm作为电磁波吸收材料，当其在石蜡基体中添加量仅为30wt.％时，多维多级有序功能化结构表现出优异的电磁波吸收特性，其有效吸收带宽及最小反射损耗分别可达到4.75ghz和-66.5db。
23、(6)本专利技术的方法所需设备少，工艺流程简单、成本低、产量多。
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1.一种MXene基气凝胶，其特征在于，所述气凝胶以层状MXene为骨架，片层之间形成有序的通道，内嵌纳米Co颗粒的N掺杂碳纳米管原位均匀生长在层状MXene的层壁表面。
2.根据权利要求1所述的MXene基气凝胶，其特征在于，内嵌纳米Co颗粒的N掺杂碳纳米管长度为1-3μm，所述气凝胶的密度为0.02-0.03g/cm3。
3.权利要求1或2所述的MXene基气凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S1中少层MXene纳米片由Ti3AlC2经HCl/LiF蚀刻而成。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S1中少层MXene纳米片溶液的固含量为5-15mg/mL。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S1中三聚氰胺、氯化钴、壳聚糖与少层MXene纳米片溶液的比例为(0.5-1.5)mmol：(0.1-1)mmol：(150-250)mg：(2-4)mL。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，S2中低温为-60～-80℃。
8.根据权利要
9.一种兼具红外屏蔽和阻燃性的多功能吸波材料，其特征在于，所述多功能吸波材料包括权利要求1或2所述的MXene基气凝胶。
10.权利要求9所述的兼具红外屏蔽和阻燃性的多功能吸波材料在电磁波吸收中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种mxene基气凝胶，其特征在于，所述气凝胶以层状mxene为骨架，片层之间形成有序的通道，内嵌纳米co颗粒的n掺杂碳纳米管原位均匀生长在层状mxene的层壁表面。
2.根据权利要求1所述的mxene基气凝胶，其特征在于，内嵌纳米co颗粒的n掺杂碳纳米管长度为1-3μm，所述气凝胶的密度为0.02-0.03g/cm3。
3.权利要求1或2所述的mxene基气凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s1中少层mxene纳米片由ti3alc2经hcl/lif蚀刻而成。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，s1中少层mxene纳米片溶液的固含量为5-15mg/m...
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