層間和缺陷工程顯著影響 Ti3C2Tx MXene 的電導率和電磁干擾 (EMI) 屏蔽。先前的研究優(yōu)先考慮插層劑的尺寸而不是其與化學親和力的協(xié)同作用，從而限制了插層機制的闡明和層間間距 (d 間距) 的精確控制。在此，我們使用一系列不同尺寸和化學親和力的胺分子作為插層劑和交聯(lián)劑，合成了具有可調 d 間距和缺陷密度的 MXene 氣凝膠。特別是，對苯二胺 (PPD) 的插入將 MXene 的 d 間距從 0.960 增加到 1.642 納米。同時，增加的 d 間距有助于增加 Ti-Ti 層內的缺陷密度。因此，PPD@MXene 氣凝膠表現(xiàn)出降低的表面電場強度和增加的內部極化損耗，從而導致以吸收為主的 EMI 屏蔽。吸收率達到0.92，遠超已報道的屏蔽材料，屏蔽效能達到50.4 dB。該研究為層間工程MXene屏蔽材料的研發(fā)提供了理論基礎和初步指導。
圖 1. MXene 氣凝膠的制備。(a) 制造過程，(b) SEM 和映射圖像，(c) DFT 計算建模 (PPD@MXene)，(d) 結合能和偶極矩，(e) 分子間能量與總能量之比，其中總能量顯示在插圖中，(f) MXene 氣凝膠的 EPR 光譜。
圖 2. MXene 氣凝膠的結構表征。(a) XRD 圖案、(b) 拉曼光譜、(c) 高分辨率 Ti 2p XPS 測量、(d) FTIR 光譜、以及 (e) MXene 氣凝膠的 N2 吸附曲線和 SBET。
圖3. MXene 氣凝膠的 d 間距。 (a) d 間距值；(b) 本研究中產生的 MXene d 間距與文獻中報道的比較，參考文獻見表 S4；(c) TEM 圖像和 (d) STEM 圖像 (PPD@MXene) 和 (e) MXenes 與不同胺插層的示意圖。
圖 4. MXene 氣凝膠的 EMI 屏蔽性能。 (a) EIS 曲線，(b) EMI SET 與頻率，(c) EMI SE 值和吸收率 (PPD@MXene)，(d) SET、SEA 和 SER，(e) 反射 EMW 與總 EMW 之比，(f) 吸收率與 EMI SET，(g) EMI 屏蔽機制示意圖，(h) MXene 氣凝膠與文獻中的屏蔽材料的比較，參考編號見表 S6。
圖 5. MXene 氣凝膠電學性能的模擬。(a) MXene 氣凝膠的 DOS 和 (b) ELF 以及 (c) 沿氣凝膠厚度方向的電場分布。
相關科研成果由西北大學Dan Zeng, Daidi Fan河南省科學院Biao Zhao等人于2025年發(fā)表在ACS Nano上。原文：Intercalation-Induced Interlayer and Defect Engineering in Ti3C2Tx MXene for Ultralow-Reflection Electromagnetic Interference Shielding
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15343
轉自《石墨烯研究》公眾號
