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海南大學化學工程與技術學院Guizhen Wang等--Ti3C2 /Ni2P/三苯基亞磷酸酯作為具有優異光熱性能的抗氧化微波吸收劑
       具有高效光熱轉換性能的微波吸收器是目前所缺乏的,但由于其除了吸收性能外還能提供足夠的熱能,因此是非常需要的。本文通過一鍋液相反應合成了Ti3C2/Ni2P/三苯基亞磷酸酯(TPOP2 -Ti3C2/Ni2P)復合材料,證明了其具有優異的抗氧化和光熱性能。Ni2P可以有效地優化Ti3C2 MXene的阻抗匹配,從而提高其微波吸收(MA)性能。結果表明,TPOP-Ti3C2/Ni2P在10.88 GHz處的最小反射損失值為-57.87 dB,最大有效吸收帶寬為5.04 GHz,厚度僅為1.8 mm。值得注意的是,MXene表面的TPOP可以同時作為抗氧化穩定劑和封端劑,以改善其疏水性和化學穩定性。提示TPOP-Ti3C2/Ni2P的平均水接觸角為96.59o,平均油接觸角為26.02o。此外,與純Ti3C2相比,TPOP-Ti3C2/Ni2P在水溶液中具有明顯的抗氧化穩定性。此外,在光照條件下,Ni2P納米粒子表現出偶極共振模式,增強了可見光的表面吸收能力。引入TPOP-Ti3C2/Ni2P后的天然橡膠膜在模擬光下表面溫度迅速升高,表現出較高的光熱轉換能力。此外,無論在反復彎曲或烈日下,復合膜的MA性能基本保持不變。本研究為制造具有高效光熱性能的MA材料提供了一種新策略,為設計結合電磁保護和自生熱的可穿戴設備提供了可能。

  
圖1 TPOP-Ti3C2/Ni2P納米復合材料的制備工藝示意圖。

 
圖2. (a、e) Ti3C2, (b、f) TPOP-Ti3C2/Ni2P-0.5, (c、g) TPOP-Ti3C2/ Ni2P-1, (d、h) TPOP-Ti3C2/Ni2P-2的TEM圖像。(i) HRTEM, (j) SAED, (k) HAADF,以及TPOP-Ti3C2/Ni2P的Ti, C, Ni, P圖像的元素映射。

 
圖3 (a、b) XRD圖譜。(c) XRD局部放大。(d) Ti3C2和TPOP-Ti3C2/Ni2P的拉曼光譜。(e) TPOP-Ti3C2/Ni2P和Ti3C2的FTIR分析。(f) TPOP-Ti3C2/Ni2P與水、油的接觸角圖像。(g) TPOP-Ti3C2/Ni2P樣品的XPS譜。對于TPOP-Ti3C2/Ni2P樣品,(h) Ti 2p, (i) Ni2p和(j) P 2p的高分辨率XPS曲線。

 
圖4. (a, d) Ti3C2, (b, f) TPOP-Ti3C2/Ni2P-0.5, (c, g) TPOP-Ti3C2/Ni2P-1和(d, h) TPOP-Ti3C2/ Ni2P-2的RL和(e - h)對應的投影圖。(i)模擬TPOP-Ti3C2/Ni2P-1在C、X和Ku波段的損耗曲線。比較(j)最大EAB, (k)產品的包裝載荷,(l)不同文獻報道的微波吸收器的最小RL值。

  
圖5 頻率依賴的(a) ε?和(b) ε”。(c)試件的介電損耗切線。(d) TPOP-Ti3C2/Ni2P-0.5和(e) TPOP-Ti3C2/Ni2P-1的Cole-Cole圖。(f)樣品衰減常數。(g)微波吸收原理圖。(h) TPOP-Ti3C2/Ni2P吸收體中電磁波損耗機理示意圖。

 
圖6  (a) TPOP-Ti3C2/ Ni2P-0.5、(b) TPOP-Ti3C2/Ni2P-1和(c) TPOP-Ti3C2/Ni2P-2的RL、阻抗匹配特性(Z = Zin/Z0)和匹配厚度(tm)與匹配頻率(fm)的關系。

 
圖7 (a) Ti3C2和TPOP-Ti3C2/Ni2P樣品的UV-vis-NIR吸收光譜。(b)不同光照功率下TPOP-Ti3C2/Ni2P-1/NR薄膜對應的表面溫度變化。TPOP-Ti3C2/Ni2P-1/NR膠片在(c)重復亮-關循環和(e)連續照射30 min下的溫度-時間曲線,并有相應的IR熱圖像。(d)光熱性能測試及光熱機理示意圖。(f) TPOP- 8 Ti3C2/Ni2P-1/NR膠片的照片(左)以及附有TPOP- Ti3C2/Ni2P-1/NR膠片的手在太陽照射前(中)和照射后(右)的IR熱像。(g) TPOP-Ti3C2/Ni2P-1/NR經過500彎后的RL值。(h) TPOP-Ti3C2/Ni2P-1/NR彎曲前后的EAB值。
 
       相關科研成果由海南大學化學工程與技術學院Guizhen Wang等人于2023年發表在Chemical Engineering Journal (https://doi.org/10.1016/j.cej.2023.141275)上。原文:Ti3C2/Ni2P/triphenyl phosphite as antioxidative microwave absorbers with excellent photothermal property。

轉自《石墨烯研究》公眾號
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