雙金屬MOFs制備金屬合金@碳優良微波吸收復合材料——浙大廣東工業大學林展教授

隨著電子設備的不斷發展,電磁輻射和電磁污染已成為人們普遍關注其對人類健康和電子安全產生潛在的負面影響。為了解決電磁波問題,人們致力于發展在GHz范圍內具有優良吸收性能的微波吸收材料。磁性納米顆粒/碳復合材料結合了碳材料的高導電性和磁性納米顆粒的介電/磁損耗,可以通過吸收基體中的磁/介電損耗有效地將電磁波能量轉化為熱量。通過合理設計及熱處理金屬-有機骨架材料(MOFs)可以形成磁性納米粒子/多孔導電碳作為電磁波吸收材料。MOFs通常可通過用調節金屬中心實現優異的結構/性能調控,且在碳化過程中金屬離子在最終產物的形成中起決定性作用,其中金屬離子不僅形成磁性納米粒子,同時也調整了MOFs中小分子有機連接體的碳化過程。因此,通過調節MOFs前驅體的金屬節點,可以獲得在特定碳納米結構中良好組合的可控磁性納米顆粒。

近期,廣東工業大學林展教授團隊提出了通過簡單控制MOFs金屬中心種類及比例調控MOFs的碳化過程及最終金屬合金@碳復合材料的組分及形貌的方法制備高效的電磁波吸收材料的方法。基于Fe-MIL-88B,通過摻雜第二金屬中心(M=Co,Ni,Mn)系統地調整Fe-MIL-88B的金屬節點,從而實現FeM合金摻雜碳復合材料的合成,通過金屬種類及比例的調控很好地實現了MOFs衍生的M/C材料三維互聯結構,石墨化程度和孔體積的可控,優化實驗表明的FeM@C可表現出-71.4 dB和14.2 GHz的優秀吸波性能。因此,通過微調MOFs前驅體的金屬節點來合理設計MOFs衍生的雙金屬材料是開發高性能電磁波吸收劑的有效途徑。相關結果發表在Chemical Engineering Journal上(DOI: 10.1016/j.cej.2020.127609)。