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       Ti₃C₂T_x由于介質(zhì)損耗而具有微波吸收(MA)特性，但由于純Ti₃C₂T_x沒有磁損耗能力，導致阻抗不匹配和MA性能不理想。用磁顆粒修飾Ti₃C₂T_x是引入磁損耗機理的有效途徑。然而，這些改性的Ti₃C₂T_x粒子密度較高，制備工藝復雜，限制了工業(yè)化生產(chǎn)和功能應(yīng)用。本文采用低溫、簡單的射頻N₂等離子體處理方法對Ti₃C₂T_x進行氮修飾。更有趣的是，氮摻雜的Ti₃C₂T_x薄片表現(xiàn)出磁性，從而表現(xiàn)出明顯增強的MA性能。經(jīng)過3分鐘等離子體處理后，氮摻雜Ti₃C₂T_x在10.56 GHz時的最小反射損耗(RLmin)為59.20 dB，顯著高于原始Ti₃C₂T_x在7.92 GHz時的最小反射損耗 (RLmin) 11.07 dB。其主要機理是由于介質(zhì)損耗、磁損耗和n摻雜Ti₃C₂T_x良好的阻抗匹配的綜合作用。進一步延長氮化時間會導致F的大量脫附和TiO2的形成，從而破壞阻抗匹配和MA性能。
 
  
圖1所示。(a) Ti₃C₂T_x MXene和n摻雜產(chǎn)物的XRD結(jié)果。(b) Ti₃C₂T_x薄片前的SEM圖像，氮摻雜處理1 (c)、3(d)、5(e)、10 (f) min SEM的圖像。
 
  
圖2 (a) 3 min和(b) 10 min的HRTEM圖像。(a)中的插圖為白色點矩形放大后的區(qū)域。
 
  
圖3 (a, b) Ti 2p和(c, d) N 1s對Ti₃C₂T_x摻雜3和10 min的高分辨率XPS光譜。
 
  
圖4 (a -d) Ti₃C₂T_x MXene和氮摻雜產(chǎn)物的EM參數(shù)和(e, f)損耗切線。
 
  
圖5  (a) Ti₃C₂T_x MXene和氮摻雜產(chǎn)物的RL值(樣品厚度:2 mm)和(b) Z_in/Z₀。(c) Ti₃C₂T_x和(d) 氮摻雜Ti₃C₂T_x等離子體處理3 min后的3D RL值。
 
  
圖6 (a-e) Ti₃C₂T_x MXene和氮摻雜產(chǎn)物的Cole Cole曲線和(f) μ″(μ′)−1f−11值。
 
  
圖7 提出了Ti₃C₂T_x MXene和氮摻雜產(chǎn)物的微波吸收機理的示意圖。
 
 
圖8 Ti₃C₂T_x(左柱)和磁性顆粒修飾的Ti₃C₂T_x納米復合材料(右柱)的MA性能綜述圖。
 
        相關(guān)科研成果由北京交通大學Shibo Li等人于2021年發(fā)表在ACS Appl. Mater. Interfaces（https://doi.org/10.1021/acsami.1c17015）上。原文：Nitrogen-Doped Ti₃C₂T_x MXene Induced by Plasma Treatment with Enhanced Microwave Absorption Properties。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號