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浙大广东工业大学林展教授获得在特定碳纳米结构中良好组合的可控磁性纳米颗粒方式

随着电子设备的不断发展,电磁辐射和电磁污染已成为人们普遍关注其对人类健康和电子安全产生潜在的负面影响。为了解决电磁波问题,人们致力于发展在GHz范围内具有优良吸收性能的微波吸收材料。磁性纳米颗粒/碳复合材料结合了碳材料的高导电性和磁性纳米颗粒的介电/磁损耗,可以通过吸收基体中的磁/介电损耗有效地将电磁波能量转化为热量。通过合理设计及热处理金属-有机骨架材料(MOFs)可以形成磁性纳米粒子/多孔导电碳作为电磁波吸收材料。MOFs通常可通过用调节金属中心实现优异的结构/性能调控,且在碳化过程中金属离子在最终产物的形成中起决定性作用,其中金属离子不仅形成磁性纳米粒子,同时也调整了MOFs中小分子有机连接体的碳化过程。因此,通过调节MOFs前驱体的金属节点,可以获得在特定碳纳米结构中良好组合的可控磁性纳米颗粒。

近期,广东工业大学林展教授团队提出了通过简单控制MOFs金属中心种类及比例调控MOFs的碳化过程及最终金属合金@碳复合材料的组分及形貌的方法制备高效的电磁波吸收材料的方法。基于Fe-MIL-88B,通过掺杂第二金属中心(M=Co,Ni,Mn)系统地调整Fe-MIL-88B的金属节点,从而实现FeM合金掺杂碳复合材料的合成,通过金属种类及比例的调控很好地实现了MOFs衍生的M/C材料三维互联结构,石墨化程度和孔体积的可控,优化实验表明的FeM@C可表现出-71.4 dB和14.2 GHz的优秀吸波性能。因此,通过微调MOFs前驱体的金属节点来合理设计MOFs衍生的双金属材料是开发高性能电磁波吸收剂的有效途径。相关结果发表在Chemical Engineering Journal上(DOI: 10.1016/j.cej.2020.127609)。

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