Ti₃C₂T_x由于介质损耗而具有微波吸收(MA)特性，但由于纯Ti₃C₂T_x没有磁损耗能力，导致阻抗不匹配和MA性能不理想。用磁颗粒修饰Ti₃C₂T_x是引入磁损耗机理的有效途径。然而，这些改性的Ti₃C₂T_x粒子密度较高，制备工艺复杂，限制了工业化生产和功能应用。本文采用低温、简单的射频N₂等离子体处理方法对Ti₃C₂T_x进行氮修饰。更有趣的是，氮掺杂的Ti₃C₂T_x薄片表现出磁性，从而表现出明显增强的MA性能。经过3分钟等离子体处理后，氮掺杂Ti₃C₂T_x在10.56 GHz时的最小反射损耗(RLmin)为59.20 dB，显著高于原始Ti₃C₂T_x在7.92 GHz时的最小反射损耗 (RLmin) 11.07 dB。其主要机理是由于介质损耗、磁损耗和n掺杂Ti₃C₂T_x良好的阻抗匹配的综合作用。进一步延长氮化时间会导致F的大量脱附和TiO2的形成，从而破坏阻抗匹配和MA性能。
 
  
图1所示。(a) Ti₃C₂T_x MXene和n掺杂产物的XRD结果。(b) Ti₃C₂T_x薄片前的SEM图像，氮掺杂处理1 (c)、3(d)、5(e)、10 (f) min SEM的图像。
 
  
图2 (a) 3 min和(b) 10 min的HRTEM图像。(a)中的插图为白色点矩形放大后的区域。
 
  
图3 (a, b) Ti 2p和(c, d) N 1s对Ti₃C₂T_x掺杂3和10 min的高分辨率XPS光谱。
 
  
图4 (a -d) Ti₃C₂T_x MXene和氮掺杂产物的EM参数和(e, f)损耗切线。
 
  
图5  (a) Ti₃C₂T_x MXene和氮掺杂产物的RL值(样品厚度:2 mm)和(b) Z_in/Z₀。(c) Ti₃C₂T_x和(d) 氮掺杂Ti₃C₂T_x等离子体处理3 min后的3D RL值。
 
  
图6 (a-e) Ti₃C₂T_x MXene和氮掺杂产物的Cole Cole曲线和(f) μ″(μ′)−1f−11值。
 
  
图7 提出了Ti₃C₂T_x MXene和氮掺杂产物的微波吸收机理的示意图。
 
 
图8 Ti₃C₂T_x(左柱)和磁性颗粒修饰的Ti₃C₂T_x纳米复合材料(右柱)的MA性能综述图。
 
        相关科研成果由北京交通大学Shibo Li等人于2021年发表在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。

转自《石墨烯研究》公众号