一种剥层MXene材料及其制备方法和应用技术

技术编号：41228079 阅读：3 留言：0更新日期：2024-05-09 23:45

本发明专利技术公开了一种剥层MXene材料及其制备方法和应用，该制备方法包括下步骤：将MAX相材料分散于稀HF酸溶液中，处理5～15min；将处理后得到的产物分散于四甲基氢氧化铵溶液中，反应后得到剥层MXene材料。本发明专利技术进一步公开了上述剥层MXene材料在制备电磁波吸收材料中的用途。本发明专利技术利用本体MXene材料，通过调控MXene表面官能团的比例来获得优异的电磁波吸收性能。本发明专利技术通过调控MXene纳米片表面官能团‑O、‑OH和‑F的比例，使其电荷分布不对称，有助于偶极子的构造，利用偶极子将电磁能转化为热能的特性，进而达到损耗电磁波的目的。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料和电磁波吸收材料，尤其涉及一种剥层mxene材料及其制备方法和应用。

技术介绍

1、通信技术和数字技术的快速发展在推动社会进步的同时，还带来了电磁波污染，不仅危害人体健康，也危及信息安全。高效电磁波吸收材料的开发对环境保护和人体健康、保障信息安全具有重要意义。二维过渡金属碳化物和氮化物(mxene)材料具有优异的金属导电性、良好的电磁吸收性能、优异的亲水性和优异的可加工性，成为高性能电磁波吸收材料的先进候选者。例如，cn112292015a公开了一种mxene/ppy复合吸波剂及其制备方法；cn110283570a公开了一种feco@mxene核壳结构复合吸波材料及其制备方法；cn112251193a公开了一种基于mxene与金属有机框架的复合吸波材料及其制备方法和应用。以上技术方案一定程度上能够提高mxene的吸波性能，但是需要将mxene与其他吸波材料复合，制备工艺复杂。cn 115050583 a公开了一种三维氮掺杂mxene超级电容器电极材料及其制备方法和应用。该方案中max相是用氢氟酸溶液刻蚀刻al原子，后经过有机碱性溶液插层、剥离得单层mxene悬浮液。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种剥层mxene材料及其制备方法和在制备电磁波吸收材料中的应用。本专利技术以稀氢氟酸预处理max相并经过碱性溶液刻蚀制备mxene，并通过改变处理时间调节mxene的电磁波吸收性能。

2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：</p>

3、一方面，本专利技术提供一种剥层mxene材料的制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将max相材料分散于稀hf酸溶液中，处理5～15min；

5、(2)将步骤(1)处理后得到的产物分散于四甲基氢氧化铵(tmaoh)溶液中，反应后得到所述剥层mxene材料。

6、作为优选地实施方式，步骤(1)中，所述处理时间优选为10～15min；

7、优选地，所述处理在搅拌条件下进行。

8、作为优选地实施方式，步骤(1)中，所述max相材料选自ti3alc2、ti2alc和nb2alc中的至少一种，优选为ti3alc2；

9、优选地，所述稀hf酸溶液的浓度为5wt％～15wt％；

10、优选地，所述max相材料和稀hf酸溶液的用量关系为每克max相材料分散于10～20ml稀氢氟酸溶液中。

11、作为优选地实施方式，步骤(1)中，步骤(1)还包括后处理；所述后处理包括洗涤、分离和干燥；所述洗涤优选为洗涤至中性；所述分离为抽滤或离心；在某些具体的实施方式中，所述离心为3500rpm离心5min；所述干燥为真空干燥。

12、作为优选地实施方式，步骤(2)中，所述四甲基氢氧化铵(tmaoh)溶液的浓度为15％～30％，优选为25％；

13、优选地，所述步骤(1)处理后得到的产物与四甲基氢氧化铵(tmaoh)溶液的用量关系为每克产物分散于10～30ml四甲基氢氧化铵(tmaoh)溶液中；

14、优选地，所述反应的温度为25～35℃；

15、优选地，所述反应的时间为24～48h；

16、优选地，所述反应在搅拌条件下进行。

17、作为优选地实施方式，步骤(2)还包括后处理；所述后处理包括洗涤、离心和干燥；所述洗涤为洗涤至中性；所述干燥优选为冷冻干燥。

18、在本专利技术的技术方案中，所述max相材料随稀hf酸溶液处理时间的增加产生不同的变化，通过控制处理时间可以调控mxene表面官能团的含量和比例，尤其是-o和-f基团的含量和比例，并通过表面官能团数量的调节改善电磁波吸收性能；所述剥层mxene材料表面-o与-f的元素质量比为2～3.86，优选为2.04～2.21，更优选为2.04。

19、又一方面，本专利技术提供上述制备方法得到的剥层mxene材料。

20、又一方面，本专利技术提供上述剥层mxene材料在制备电磁波吸收材料中的用途。

21、优选地，将所述剥层mxene材料与石蜡混合后制备电磁波吸收材料；

22、优选地，所述剥层mxene材料在所述电磁波吸收材料的含量为10～40wt％。

23、上述技术方案具有如下优点或者有益效果：本专利技术利用本体mxene材料，通过调控mxene表面官能团的比例来获得优异的电磁波吸收性能，仅涉及表面官能团的调控，而不是简单的将mxene和其他材料混合。mxene在制备过程中由于-o，-oh，-f等表面末端或缺陷，使其电荷分布不对称，有助于偶极子的构造，这些偶极子可以将电磁能转化为热能，进而达到损耗电磁波的目的。因此，本专利技术通过调控mxene纳米片表面官能团-o、-oh和-f的比例，可以获得具有优异性能的吸波材料。

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【技术保护点】

1.一种剥层MXene材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述处理时间优选为10～15min；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述MAX相材料选自Ti3AlC2、Ti2AlC和Nb2AlC中的至少一种，优选为Ti3AlC2；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)还包括后处理；所述后处理包括洗涤、分离和干燥；所述洗涤优选为洗涤至中性；所述分离为抽滤或离心。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述四甲基氢氧化铵溶液的浓度为15％～30％，优选为25％；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)还包括后处理；所述后处理包括洗涤、离心和干燥；所述洗涤为洗涤至中性；所述干燥优选为冷冻干燥。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述剥层MXene材料表面-O与-F的元素质量比为2～3.86，优选为2.04～2.21，更优选为2.04。

8.权

9.权利要求8所述的剥层MXene材料在制备电磁波吸收材料中的用途。

10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，将所述剥层MXene材料与石蜡混合后制备电磁波吸收材料；

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【技术特征摘要】

1.一种剥层mxene材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述处理时间优选为10～15min；

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述max相材料选自ti3alc2、ti2alc和nb2alc中的至少一种，优选为ti3alc2；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述四甲基氢氧化铵溶液的浓度为15％～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：万艳君，王晓允，顾鑫印，廖思远，朱朋莉，胡友根，孙蓉，
申请(专利权)人：深圳先进电子材料国际创新研究院，
类型：发明
国别省市：

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