Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)纳米复合材料的吸波和电磁屏蔽性能与机制

在电磁屏蔽领域,铁氧体是常用的涂覆型吸波剂,但以Fe_(3)O_(4)为首的铁氧体存在一些不足。本研究采用冷冻干燥的方法成功制备了花苞状Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料,Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料的花苞状结构对电磁波的多重反射、界面极化和电磁耦合作用等使复合材料具有更好的微波吸收性能。当频率为6.74 GHz时,最小反射损耗达到-51.41 dB,对应的匹配厚度为2.8 mm,这意味着它可以吸收99.99928%的电磁波。本研究中特殊的花苞状Ti_(3)C_(2)T_(x)/Fe_(3)O_(4)复合材料表现出优异的吸波性能,在电磁屏蔽领域具有良好的应用前景。

CoP修饰Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米复合材料作为高效析氢反应电催化剂

高效、经济和环保是电化学水分解制氢电催化剂的关键要素。二维(2D)MXene材料因其独特的物理化学性质而受到广泛关注。虽然有许多不同种类的MXene材料,但只有少数具有本征析氢反应(HER)催化活性。然而,MXene材料具有很多优点,如较大的比表面积、高电导率和丰富的表面官能团,因此可以作为与其他物质复合的理想平台。本研究首先通过密度泛函理论(DFT)预测了CoP与Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene(其中T_(x)=―F和―OH官能团)具有低的氢吸附自由能(ΔGH^(*))。接着,我们合成了CoP-Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米复合材料,并在0.5 mol∙L^(−1)H_(2)SO_(4)中测试了其电催化HER性能。该材料在电流密度为10 mA∙cm^(−2)时表现出了低的过电位(135 mV)和Tafel斜率为48 mV∙dec^(−1)。理论计算表明,CoP-Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene纳米复合材料的优异电催化性能源于Ti_(3)C_(2)T_(x)的高金属导电性、良好的界面电荷转移、快速的氢吸附/解吸过程以及优化的电子结构。

Ni@Ti_(3)C_(2)复合材料制备及其吸波性能研究

采用一步水热法在Ti_(3)C_(2)层间插入磁性镍颗粒制备Ni@Ti_(3)C_(2)复合材料,通过改变镍颗粒与Ti_(3)C_(2)的质量比,制备了3种具有多重损耗机制的电磁波吸收材料,研究了2~18 GHz频率范围内材料的电磁参数和吸波性能。实验结果证明,镍颗粒的引入可改善Ti_(3)C_(2)的阻抗匹配并提升其吸波性能。20%质量分数Ni@Ti_(3)C_(2)/石蜡复合吸波材料在厚度为4.5 mm时有效吸收带宽达到5.2 GHz(对应频率范围为12.2~17.4 GHz),在14.4 GHz频率下最小反射损耗为-40.16 dB。研究表明,Ni@Ti_(3)C_(2)复合材料有望成为一种轻薄、高性能的吸波材料。

Ni-Al辅助微波自蔓延烧结制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料工艺研究

为降低金刚石磨削工具的制造成本和能耗,探寻一种在低能耗下实现高性能陶瓷结合剂金刚石磨具的制备工艺,同时研究助燃剂Si和金刚石粒度等因素对样品物相组成、显微形貌和磨削性能的影响。采用Ti、Si、石墨粉和金刚石磨料作为原料,经冷压成型至生胚,通过Ni-Al辅助在微波场加热诱发Ti-Si-C体系发生自蔓延高温合成(SHS)反应以制备Ti_(3)SiC_(2)基金刚石复合材料。结果表明,高热值Ni-Al合金辅助可以缩短样品的烧结时间,还可以将诱发SHS反应的温度点控制在金刚石石墨化温度以下。在Ar保护气氛下,Ti-Si-C体系发生SHS反应,可生成Ti_(3)SiC_(2)、TiC和Ti5Si3等3种物相。随Si含量升高,Ti_(3)SiC_(2)相先增多后减少,当n(Ti):n(Si):n(C)=3∶1.1∶2时,复合材料的磨削性能最佳,磨耗比最高可达286.53。分析不同原料配比下的试样磨耗比差异的产生机制,认为基体组织中存在微小且分布均匀的气孔结构,在磨削时可产生大区域的平整磨削面,易于发挥金刚石磨料的磨削效果,有利于提升复合材料样品的磨削性能。

La_(2)O_(3)掺杂Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料的制备与性能

铜合金作为热管理材料长期服役时,会出现冷-热循环条件下的结构性失效问题,因此考虑将具有低膨胀系数的MAX相材料引入到铜合金中,来降低复合材料的热膨胀性。Ti_(3)SiC_(2)是一种兼具陶瓷和金属的优良特性的三元层状陶瓷材料,具有自润滑、高韧性、高导电性等特点。作为增强相,Ti_(3)SiC_(2)能够提高Cu基复合材料的摩擦性能,降低复合材料的热膨胀系数,因此被应广泛用于电子封装材料、热管理材料等领域。本文将稀土氧化物La_(2)O_(3)引入到Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料中,研究了La_(2)O_(3)掺杂含量对Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料物相组成、表面形貌、显微硬度和摩擦因数等的影响。研究发现,利用热压烧结技术能够获得致密度较高的Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料,相对密度在98.5%以上。适量掺杂La_(2)O_(3)后,Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料的显微硬度有所增加,能够实现Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料的弥散强化。随着La_(2)O_(3)掺杂量增加,Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料的摩擦因数呈现出先降低后增加的趋势。在Cu基复合材料中添加Ti_(3)SiC_(2),能够起到润滑的作用,有利于降低摩擦因数。本研究可为Ti_(3)SiC_(2)/Cu复合材料的工程应用提供试验依据。

Ti_(3)C_(2)T_(x)-纳米纤维素复合气凝胶的制备及其电化学性能的研究

将纳米纤维素(CNF)与Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene按不同的质量比制备气凝胶。结果表明:复合气凝胶形成了泡沫状的三维分层结构,MXene的层间距得以扩大,其中丰富的孔道加速了离子的传输,较大的比表面积为电化学反应提供了更多的活性位点。当纳米纤维素/MXene质量比为1∶5时,该N_(1)M_(5)气凝胶电极的电化学性能最佳。N_(1)M_(5)气凝胶电极在0.5A/g时,比电容为208F/g,当电流密度增加至10A/g时,显示出85.1%的高容量保留率。在5A/g下充/放电10000次后,容量保持率高达97.3%,循环性能优异。

Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合电磁吸波材料的研究进展

随着电磁污染日益严重,新型吸波材料的研发需求日益高涨。在下一代吸波材料的候选者中,碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))材料以其卓越的导电性、丰富的表面极性官能团、易于调整的电磁参数、低密度、良好的机械性能和易于加工等优势脱颖而出,受到了广泛的关注。为此,介绍了Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的独特性质和其在吸波领域的潜力,并详细探讨了Ti_(3)C_(2)T_(x)作为吸波材料的优势和研究进展,以及不同微纳结构对吸波性能的影响。最后,综述了Ti_(3)C_(2)T_(x)复合材料在电磁波吸收领域仍然面临的一些问题及发展趋势,为高性能吸波材料的设计和制备提供了重要参考。

基于Ti_(3)C_(2) MXene-金纳米复合材料的日落黄电化学传感器构建及应用

采用原位还原法制备碳化钛MXene-金纳米复合材料(AuNPs@Ti_(3)C_(2)MXene),并用于制备高灵敏的日落黄电化学传感器。对修饰电极和日落黄的电化学行为进行研究,分析结果发现,在最优条件下,日落黄的方波伏安峰电流与其浓度在0.01~100μmol/L范围内呈现良好的线性关系,检出限为2.4 nmol/L,说明MXene独特的手风琴结构和纳米金良好的导电性协同作用,显著提高了日落黄的电化学响应。该传感器制备方法简单,已成功应用于饮料样品的分析,精确度较高。

Ti_(3)C_(2)T_(x)MXene基复合材料驱动器的制备及研究进展

驱动器具备质轻、柔软、微小、智能化等特点,能够通过感受外界刺激如光、电、温度、湿度等产生相应的力、位移或形变,在软机器人、智能穿戴设备、仿生工程等领域具备巨大的应用潜力。然而,驱动器也存在着响应灵敏性和稳定性方面的缺陷。MXene具有高导电性、表面官能团可调性和优越的力学性能,有望成为解决上述问题的关键。目前,MXene材料主要面临易氧化和相对较高的生产成本等挑战,相关研究处于早期阶段,需要进一步验证其实际应用潜力。因此,本文介绍了MXene及MXene基驱动器的制备方法,并梳理光热响应型驱动器、离子响应型驱动器、湿度响应型驱动器及其他响应型驱动器的研究进展,同时对MXene基驱动器未来的研究方向进行了展望。

MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料的制备及储钠研究

Ti_(3)C_(2)是一种导电性优异的新型二维材料,被广泛应用于储能方面。但是,其片层易发生堆叠,影响了比容量和倍率性能。MoS_(2)具有较高的理论容量,然而,纯MoS_(2)电极导电性较差且在充放电过程中面临巨大的体积膨胀和粉化等问题,容量衰减快和结构不稳定。MoS_(2)与Ti_(3)C_(2)复合能够发挥二者的协同效应,不仅能有效抑制MoS_(2)的体积膨胀和聚集,而且可以有效增强界面电荷转移和界面结构的稳定性。基于此,本研究介绍了MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)复合材料的制备方法和储钠研究。

Ag_(3)PO_(4)修饰AgBr纳米线/Ti_(3)C_(2)双异质结光催化剂降解罗丹明B

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板和溴源,通过添加Ti_(3)C_(2)MXene,使用共沉淀法制备了Ag_(3)PO_(4)修饰AgBr纳米线/Ti_(3)C_(2)双异质结光催化剂(Ag_(3)PO_(4)-AgBr NW/Ti_(3)C_(2)),采用SEM、TEM、XRD、XPS、紫外-可见漫反射光谱、荧光光谱对Ag_(3)PO_(4)-AgBr NW/Ti_(3)C_(2)进行了表征。以罗明丹B(RhB)为目标降解物,考察了质量分数1%的Ti_(3)C_(2)水分散液添加量对Ag_(3)PO_(4)-AgBr NW/Ti_(3)C_(2)光催化降解RhB的影响。结果表明,层状Ti_(3)C_(2)分布在AgBr纳米线周围,Ag_(3)PO_(4)纳米粒子修饰在两者之上,3种化合物之间形成Z型和肖特基双异质结;质量分数1%的Ti_(3)C_(2)分散液添加量为0.5 g制备的Ag_(3)PO_(4)-AgBr NW/Ti_(3)C_(2)-5具有最佳的光催化降解RhB性能,30 mg该光催化剂对30 mL质量浓度为10 mg/L RhB溶液的降解率为94.4%;超氧自由基和羟基自由基是Ag_(3)PO_(4)-AgBr NW/Ti_(3)C_(2)光催化降解RhB过程中起主要作用的活性物种;AgBr、Ag_(3)PO_(4)、Ti_(3)C_(2)三者之间形成的Z型和肖特基双异质结增强了光生电子-空穴对(e--h+)的分离效率,提升了Ag_(3)PO_(4)-AgBr NW/Ti_(3)C_(2)光催化性能。

超高油相分散性能MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)MXene复合材料的制备及其摩擦学性能研究

摩擦和磨损造成了巨大的能源消耗和环境污染问题。MXene的相容性差限制了摩擦膜的密度,从而达不到预期的润滑性能,MoS_(2)是一种良好的固体润滑剂,基于MXene的层状结构和MoS_(2)的优良机械性能,新型润滑油添加剂采用球形MoS_(2)颗粒穿插于二维层状Ti_(3)C_(2)MXene层间组成,形成具有类三明治型结构。沉淀实验结果表明,0.5%MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)Mxene1:3在PEG-200中具有超高的分散稳定性(360d无沉淀)。研究了其摩擦学性能,结果表明复合物0.5%MoS_(2)/Ti_(3)C_(2)Mxene1:3的加入,提升了PEG-200的抗磨性能,在较高的载荷下,出现较好的减摩性能。新型类三明治型MXene/二硫化物纳米复合材料作为润滑剂添加剂具有巨大的工业应用潜力。

Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片高效率去除废水中重金属的研究

通过刻蚀剥离法制备了Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片,探究了其对废水中重金属离子的吸附特性。通过SEM、XRD、AFM、FT-IR、Raman对Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片的形貌和结构进行了表征,通过ICP-MS对处理前后水体中重金属离子的含量进行了测试。结果表明剥离的Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片表面含有结构缺陷和羟基,当水体中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)初始浓度为50 mg/L时,47.5 mg Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对其的去除效率高达90%以上,尤其是对Pb(Ⅱ)的去除效率达到了98.81%,吸附性能远高于大孔树脂、硅藻土和活性炭等常见吸附试剂。在Na(Ⅰ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Cr(Ⅵ)4种离子共存溶液中,Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对于Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除依然可以达到92%以上。通过动力学和吸附等温拟合,Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温模型,对Pb(Ⅱ)的最大吸附量和最低检出限分别为81.7 mg/g和0.0094 mg/L。Ti_(3)C_(2)T_(x)超薄纳米片对重金属离子的吸附特性在化学工业、食品加工的废水处理中具有良好的应用前景。

单层Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO复合光催化剂的制备及对盐酸四环素的降解应用

采用二甲基亚砜(DMSO)插层法制备单层Ti_(3)C_(2)T_(x),并用共沉淀法合成了高催化活性的Ti_(3)C_(2)T_(x)/ZnO复合光催化剂。通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)等手段进行表征。结果表明:ZnO与Ti_(3)C_(2)T_(x)复合后,其光催化性能得到了明显提升,当Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZnO复合比例为16%时,其具有最佳的降解效果,在可见光照射2h下对盐酸四环素(TCH)降解率可达91.36%。光催化活性的提高主要由于Ti_(3)C_(2)T_(x)与ZnO表面形成的肖特基势垒有效地抑制了电子空穴的复合,提高了光催化效率。

花状SnO_(2)与多层Ti_(3)C_(2)MXene材料的制备及室温NO_(2)气敏传感性能

结合溶剂热法和HF刻蚀MAX相,制备了花状SnO_(2)和多层Ti_(3)C_(2)MXene不同质量比的SnO_(2)/Ti_(3)C_(2)MXene敏感材料。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)对传感器的微观形貌、元素成分和晶相结构进行分析。结果表明,直径为800 nm左右的花状结构SnO_(2)成功负载到了堆叠后厚度为4~5μm的层状结构Ti_(3)C_(2)MXene的表面。制备了基于SnO_(2)/Ti_(3)C_(2)MXene复合材料的气体传感器,并在室温下研究其对NO_(2)的气敏性能。在最佳条件下,MS5传感器表现出最优异的气敏传感性能,对体积分数为1×10^(-4)的NO_(2)的响应度可达到6.39,传感器还表现出了良好的选择性和重复性,最后讨论了SnO_(2)/Ti_(3)C_(2)MXene的气体传感器的气敏机理。

太阳盐基@Ti_(3)C_(2)T_(x)相变材料的制备与性能评价

以硝酸钾、硝酸钠组成的二元硝酸盐为基盐,采用熔融共混法制备了太阳盐@Ti_(3)C_(2)T_(x)复合相变材料,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对复合相变材料的微观形貌、结晶结构进行了表征,以X射线光电子能谱(XPS)来分析材料的物相及晶体结构,利用差示扫描量热仪(DSC)对复合相变材料的熔点、凝固温度以及比热容进行了测量,利用热常数分析仪进行了导热系数的测量。结果表明:Ti_(3)C_(2)T_(x)可以均匀地分散到太阳盐的内部结构中,当Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片质量分数为1.5%时,熔盐纳米流体的比热容可以达到2.13 J·g^(-1)·K^(-1),提高了47%,提高了整体的相变储热材料的蓄热能力;室温下热导率可以达到1.3205 W·m^(-1)·K^(-1),提高了37%,可提高相变材料的充放热效率。

Ti_(3)C_(2)MXene纳米片制备、改性及其光催化应用研究

近年来,利用光催化缓解环境污染和能源短缺问题受到广泛关注。Ti_(3)C_(2)MXene作为一种新型二维材料,具有丰富的表面基团、多活性位点以及优异的光热和导电性能,在光催化应用研究上逐渐深入。本文概述了Ti_(3)C_(2)MXene纳米片的结构、光电特性及合成方法,讨论了二维Ti_(3)C_(2)纳米片及其改性材料的复合结构,重点分析了Ti_(3)C_(2)纳米片在新型有机污染物降解、水分解产氢和CO_(2)还原的光催化应用研究进展,对Ti_(3)C_(2)纳米片的深入研究提供一定的参考价值。

超级电容器电极用Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的研究进展

碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))作为一种MXene材料,具有独特的结构和优良的导电性、稳定性以及优越的电化学性能,常被用作超级电容器电极材料。本文结合碳化钛(Ti_(3)C_(2)T_(x))材料层状结构的特性,梳理了超级电容器电极用Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的研究进展,重点阐述了Ti_(3)C_(2)T_(x)材料的结构、性能、制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能;归纳了Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料性能提升的原因,包括增大层间距、提供更多活性位点、提高坚韧性等;最后指出Ti_(3)C_(2)T_(x)基复合材料的未来研究重点,如探究新的基体母相、丰富刻蚀方法、改进现有复合材料、探究更多更高效的复合材料等。

用于NO_(2)室温检测的ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料气体传感器

通过种子层诱导自组装的方式合成了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米复合材料,并对其结构和微观形貌进行分析。结果显示,与ZnO气体传感器相比,ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在对10^(-5)NO_(2)响应度变化不大的情况下,工作温度大幅度降低,实现了室温检测;并对其可能的气敏机理进行了深入分析。实验工作表明了ZnO/Ti_(3)C_(2)T_(x)气体传感器在NO_(2)的室温检测中具有潜在的应用价值。

亲油Ti_(3)C_(2)/熟桐油/生漆复合涂层制备及性能研究

本文通过LiF/HCl体系刻蚀和超声剥离得到高浓度单层Ti_(3)C_(2)MXene分散液,并利用其表面丰富的-OH活性位点与正十八烷基三乙氧基硅烷(OTES)反应,使脂肪链接枝在二维材料表面,成功制备亲油型MXene。将亲油型Ti_(3)C_(2)溶于熟桐油中,配置成一定比例的改性剂,并与生漆共混,得到分散均匀的复合涂料。通过FT-IR、SEM等手段对材料和复合涂层进行了表征,同时着重考察了涂层的耐腐蚀性能。结果表明,与天然生漆涂层相比,改性涂层的性能有明显提升,其中改性剂添加量为3wt%时效果最佳,腐蚀速率下降了2个数量级。