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       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96.59^o，平均油接觸角為26.02^o。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