本發(fā)明涉及電磁微波吸收，尤其涉及一種新型多頻段響應(yīng)的mo-ticmxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法及其制得的產(chǎn)品。

背景技術(shù)：

1、隱身技術(shù)是當(dāng)今國防軍事領(lǐng)域研發(fā)的重點(diǎn)之一，該技術(shù)可以有效提高軍事裝備的生存、突破和戰(zhàn)斗能力。因此，隱身技術(shù)已經(jīng)成為世界主要軍事強(qiáng)國的研究重點(diǎn)。此外，隨著5g/6g技術(shù)的發(fā)展和電子設(shè)備的不斷演進(jìn)，電磁污染問題日益嚴(yán)重。因此，開發(fā)先進(jìn)高效的電磁吸波材料在國防軍事和民用領(lǐng)域具有重要戰(zhàn)略意義。

2、碳化物作為一種典型的介電損耗材料，由于其具備良好的熱穩(wěn)定性、高機(jī)械強(qiáng)度、抗氧化性和耐腐蝕性，引起了研究者的極大關(guān)注。其中，碳化鉬是最廣泛使用的金屬碳化物之一，其具備優(yōu)異的介電性能、化學(xué)穩(wěn)定性以及可控的組成和結(jié)構(gòu)，在電磁吸波領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，過大的導(dǎo)電性和團(tuán)聚問題引起的阻抗失配仍然是單一碳化鉬材料應(yīng)用的障礙。氮化鉬作為另一種具有良好導(dǎo)電性的鉬基金屬化合物，被認(rèn)為是理想的介電材料之一。目前，人們普遍認(rèn)為材料的性能與其微觀結(jié)構(gòu)高度相關(guān)。因此，構(gòu)建具有不同晶體結(jié)構(gòu)的鉬基化合物可能是優(yōu)化阻抗匹配的可行方法，并且還可能為材料提供額外的界面極化和偶極極化。另外，有研究表明，由刻蝕mo2tialc2?max后所形成的mo-tic?mxene中的mo原子占據(jù)最外層，有利于通過特殊工藝在mo-tic?mxene表面原位形成鉬基化合物，例如硫化物、氧化物、氮化物和碳化物，同時(shí)保留mo-tic?mxene的固有結(jié)構(gòu)。因此，通過利用mo-tic?mxene中的mo原子來合成鉬基化合物是可行的，且有助于解決團(tuán)聚問題。然而，由于mo-tic?mxene本身是二維層狀結(jié)構(gòu)，易受到范德華力的作用，可能導(dǎo)致堆疊問題出現(xiàn)，影響鉬基化合物的大量合成，并影響材料的電磁吸波性能?，F(xiàn)有技術(shù)對于解決mo-tic?mxene的堆疊問題，目前主要是通過超聲、插層、熔鹽等方法將多層結(jié)構(gòu)變成少層或單層結(jié)構(gòu)。因此，通過少層mo-tic?mxene來開發(fā)具備優(yōu)異性能的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料具有重要意義。此外，發(fā)現(xiàn)一種低成本、高產(chǎn)量的少層mo-tic?mxene材料的制備方法，以及找到一種簡單有效的合成鉬基化合物的工藝也是該材料合成的技術(shù)難題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型多頻段響應(yīng)的mo-ticmxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法，通過原位預(yù)氧化、原位熱處理等工藝，在少層mo-tic?mxene的表面形成大量的moc和mo2n納米顆粒，從而利用原位相變策略調(diào)節(jié)介電損耗能力，為多頻段響應(yīng)的電磁吸波材料的設(shè)計(jì)提供重要的技術(shù)思路和途徑。本發(fā)明的另一目的在于提供利用上述新型多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法制得的產(chǎn)品。

2、本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

3、本發(fā)明提供的一種新型多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法，包括以下步驟：

4、(1)多層mo-tic?mxene的制備

5、以mo2tialc2?max為原料、濃度為40％的氫氟酸為刻蝕劑，按照質(zhì)量體積比原料∶刻蝕劑＝0.5～1g∶20～60ml一起攪拌混合后，經(jīng)離心收集、洗滌，得到未干燥的多層mo-ticmxene；

6、(2)少層mo-tic?mxene的制備

7、(2-1)以所述未干燥的多層mo-tic?mxene為物料、濃度為5wt％的tmaoh為插層劑，按照質(zhì)量體積比物料∶插層劑＝0.5～1.2g∶20～40ml一起攪拌混合后，經(jīng)離心收集、洗滌，得到去除tmaoh的少層mo-tic?mxene前驅(qū)體；

8、(2-2)按照質(zhì)量體積比少層mo-tic?mxene前驅(qū)體∶去離子水＝0.7～1.5g∶20～30ml，將所述少層mo-tic?mxene前驅(qū)體再次分散到去離子水中一起混合后，經(jīng)離心收集得到上清液，重復(fù)上清液的收集過程，合并得到的上清液即為少層mo-tic?mxene溶液；

9、(3)少層mo-tic?mxene-o粉末的制備

10、將所述少層mo-tic?mxene溶液在恒溫環(huán)境中進(jìn)行攪拌和冷凝回流后，經(jīng)冷凍干燥，得到少層mo-tic?mxene-o粉末；這樣，利用原位預(yù)氧化工藝獲得少層mo-tic?mxene-o，為下一步原位熱處理工藝中moc和mo2n的形成提供氧化鉬中間相；

11、(4)mo-tic?mxene/moc-mo2n的制備

12、按照質(zhì)量比少層mo-tic?mxene-o∶雙氰胺＝1～2∶0.5～4，將所述少層mo-ticmxene-o粉末、雙氰胺分別放入瓷舟兩端，置于管式爐中，其中雙氰胺置于進(jìn)氣口端、少層mo-tic?mxene-o粉末置于出氣口端；以200～400ml/min的流量通入氬氣，以2℃/min升溫至350～550℃溫度進(jìn)行熱處理1～4h，再以5℃/min升溫至700～850℃溫度進(jìn)行熱處理1～4h，即得到具有多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料。其中，雙氰胺為moc和mo2n的形成提供氣相的碳源和氮源，少層mo-tic?mxene-o中的鉬元素為moc和mo2n的形成提供鉬源。少層mo-tic?mxene-o經(jīng)兩段熱處理工藝，先形成氧化鉬中間相，再與氣相的碳源和氮源分別形成moc和mo2n。

13、進(jìn)一步地，本發(fā)明所述步驟(1)中攪拌混合的時(shí)間為72～96h；離心收集的轉(zhuǎn)速為3000～8000r/min，離心收集的時(shí)間為5～30min；洗滌的溶液為去離子水，洗滌至ph值≥7。所述步驟(2-1)中攪拌混合的時(shí)間為12～24h，離心收集的轉(zhuǎn)速為10000～13000r/min，離心收集的時(shí)間為5～30min，洗滌的溶液為去離子水，洗滌至ph值≥7；所述步驟(2-2)中離心收集的轉(zhuǎn)速為3000～4000r/min，離心收集的時(shí)間為30～60min；上清液收集過程的重復(fù)次數(shù)為3～6次。所述步驟(3)攪拌和冷凝回流的溫度為40～50℃，時(shí)間為48～72h；冷凍干燥的時(shí)間為48～72h。

14、本發(fā)明利用上述新型多頻段響應(yīng)的mo-tic?mxene/moc-mo2n電磁吸波材料的制備方法制得的產(chǎn)品，在頻率2～18ghz內(nèi)，匹配厚度1.565～5mm下的反射損耗為-14.8～-65.2db。

15、本發(fā)明具有以下有益效果：

16、(1)本發(fā)明以mo2tialc2?max和雙氰胺為原料，并結(jié)合刻蝕劑、插層劑，采用原位預(yù)氧化和熱處理工藝，在少層mo-tic?mxene納米片的表面原位合成moc和mo2n納米顆粒，調(diào)控材料整體介電性能。本發(fā)明不僅拓展了電磁吸波材料的種類，開發(fā)出具有多頻段吸收(反射損耗為-14.8～-65.2db)和超薄匹配厚度(1.565～5mm)的電磁吸波材料新品種，通過傳導(dǎo)損耗和多重界面極化等機(jī)制的協(xié)同效應(yīng)，調(diào)節(jié)材料介電損耗能力，克服現(xiàn)有技術(shù)電磁吸波材料阻抗匹配差、吸收能力弱以及匹配厚度大等問題。

17、(2)本發(fā)明以氫氟酸為刻蝕劑，刻蝕掉mo2tialc2?max中的al層，形成多層結(jié)構(gòu)的mo-tic?mxene，為tmaoh插層mo-tic?mxene提供所需的多層mxene結(jié)構(gòu)，為少層mo-ticmxene納米片的形成提供前提條件。

18、(3)本發(fā)明以tmaoh為插層劑，通過磁力攪拌的方式將tma+離子嵌入到多層mo-ticmxene的層間，擴(kuò)大層間距，以進(jìn)一步將mo-tic?mxene的多層結(jié)構(gòu)變成少層結(jié)構(gòu)。tmaoh插層工藝制備的少層mo-tic?mxene納米片比表面積大、片與片之間的間距較大，這為moc和mo2n納米顆粒的原位合成提供一定的空間。此外，納米顆粒的合成可以有效抑制少層mo-ticmxene的再聚集。

19、(4)本發(fā)明通過原位預(yù)氧化工藝，其目的在于在少層mo-tic?mxene中引入大量的含氧官能團(tuán)，為下一步熱處理工藝提供氧元素，以達(dá)到經(jīng)熱處理工藝后少層mo-tic?mxene-o會(huì)優(yōu)先形成氧化鉬中間相，再與雙氰胺中的碳和氮元素，進(jìn)行晶相轉(zhuǎn)變，分別形成moc和mo2n。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)原位預(yù)氧化策略在整套工藝流程中不可或缺，只有先進(jìn)行預(yù)氧化工藝后，才能形成moc和mo2n。

20、(5)本發(fā)明反應(yīng)體系中通過雙氰胺來提供鉬基化合物合成所需的碳和氮元素，其目的在于將原位熱處理工藝中優(yōu)先形成的氧化鉬中間相轉(zhuǎn)變?yōu)閙oc和mo2n。因此，可通過調(diào)節(jié)原位熱處理和原位預(yù)氧化工藝參數(shù)來實(shí)現(xiàn)mo-tic?mxene/moc-mo2n異質(zhì)結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)控制，這有利于拓展損耗路徑、促進(jìn)界面極化和改善介電損耗能力，實(shí)現(xiàn)高效的多頻段響應(yīng)，有效克服了現(xiàn)有技術(shù)電磁吸波材料阻抗匹配差、吸收能力弱、匹配厚度大以及難以兼顧多頻段吸收等問題，為moc和mo2n的形成提供了一種全新方法。

21、(6)本發(fā)明工藝重復(fù)性高、易于控制、成本低，易于推廣和使用。