Fe3O4负载Ti3C2Tx对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

Ti₃C₂T_x MXene材料具有二维层状结构及丰富的表面官能团,是一种非常有潜力的重金属离子吸附材料,但其层间距较小,且在水溶液中的稳定性较差。本工作探索了Ti₃C₂T_x的改性策略,提高其化学稳定性与离子吸附容量,利用一步水热方法制备出不同Fe₃O₄掺杂量的Fe₃O₄-Ti₃C₂T_x(FeMX)复合吸附剂材料。研究结果表明：FeMX吸附剂对Pb(Ⅱ)的理论饱和吸附量可达到210.54 mg/g。研究进一步揭示了FeMX材料对Pb(Ⅱ)离子的吸附机理,Fe₃O₄纳米颗粒均匀分散、插层在Ti₃C₂T_x纳米片层间,有效增加了Ti₃C₂T_x     

Fe3O4/CNTs@Cf复合材料的制备及其吸波性能的研究

为了改善传统碳材料的吸波性能,获得具有多元吸波机理的吸波材料,本文通过化学气相沉积法在碳纤维表面原位生长碳纳米管,后采用溶剂热反应在CNTs@C_f上生成Fe₃O₄纳米颗粒,制备出了Fe₃O₄/CNTs@C_f复合材料,并对其吸波性能进行研究,分析了复合材料的合成机理和吸波机理。其反射损耗在C波段可达-43.02 dB,随着Fe₃O₄纳米颗粒含量的进一步增加,其吸波性能下降。     

Ti3C2Tx MXene/聚乙烯醇复合材料的介电性能

以二维过渡金属碳化物Ti₃C₂T_x MXene作为填料,非铁电、可生物降解的高分子物质聚乙烯醇(PVA)作为基体,通过溶液涂膜法制备了具有高介电常数的Ti₃C₂T_x MXene/PVA柔性复合材料。研究了Ti₃C₂T_x MXene充填量对复合材料介电性能的影响。Ti₃C₂T_x MXene/PVA复合材料的介电性能变化遵循逾渗规律,随着Ti₃C₂T_x MXene充填量的增加,Ti₃C₂T_x MXene/PVA复合材料的介电常数呈先增加后减小的变化规律,Ti₃C₂T_x MXene充填量为20wt%的Ti₃C₂T_x MXene/PVA复合材料介电常数在20 Hz时高达577.3,比纯PVA的介电常数(10.5)提升了5 398%。但是,当Ti₃C₂T_x MXene充填量超过20wt%后,Ti₃C₂T_x MXene/PVA复合材料的介电常数急剧下降,介电损耗快速上升,表现出明显的逾渗行为。      

Ti3C2Tx/聚酰亚胺复合材料的制备及性能

为了改善聚酰亚胺（PI）的热学性能和冲击断裂强度、弯曲强度和硬度等力学性能,通过液相刻蚀三元层状陶瓷Ti₃AlC₂制备了二维层状结构纳米Ti₃C₂T_x,利用XRD、FE-SEM对产物进行了物相分析和微观结构表征;采用湿法球磨和热压成型法制备了不同Ti₃C₂T_x含量的Ti₃C₂T_x/PI复合材料,考察了Ti₃C₂T_x对复合材料热学性能、冲击断裂强度、弯曲强度和硬度等的影响,并分析了断面形貌。结果表明,所制备的Ti₃C₂T_x为纳米片层结构,片层厚度为20~50 nm,片层堆叠;二维Ti₃C₂T_x在PI基体中分散均匀,且固化过程中PI进入Ti₃C₂T_x层间提高了二者之间的结合力,使界面结合良好;Ti₃C₂T_x纳米片的添加提高了PI的玻璃化转变温度并改善了基体的冲击断裂强度、弯曲强度和硬度等,当Ti₃C₂T_x添加量为0.25wt%时,Ti₃C₂T_x/PI复合材料的玻璃化转变温度提高了17℃,冲击断裂强度提高了31%。     

Ti3C2TxMXene材料的制备、组装及应用研究进展

Ti₃C₂T_xMXene是具有高导电性、较好的力学性能及高比电容等特性的新型二维结构过渡金属碳化物,在储能、传感、催化、膜分离、微波吸收及电磁屏蔽等领域具有巨大的应用前景。但单层二维材料在纳米尺度上的性能不易真正被人们所用,因此必须将其组装成宏观材料,如一维纤维、二维薄膜及三维气凝胶。对于Ti₃C₂T_x的宏观组装及其应用研究也取得了一定的成果与进展。本文综合评述了目前Ti₃C₂T_x的制备方法、宏观Ti₃C₂T_x基材料的组装方法及其相关应用进展,介绍了国内外Ti₃C₂T_x的研究现状和实际应用中的研究成果,总结了Ti₃C₂T_x在制备、组装及应用过程中的不足,并展望了未来的发展趋势。     

基于Ti3C2Tx材料在钠离子电池中的应用进展

MXene由于具有独特的层状结构、高电子导电性和丰富的表面化学特性,在储能、电磁干扰屏蔽、催化、医药等方面有广泛的应用前景。Ti₃C₂T_x作为最早发现的MXene材料,其固有的金属导电特征、宽层间距和丰富的表面官能团,引起了钠离子电池领域研究人员的关注。本文综述了近年来Ti₃C₂T_x基材料在钠离子电池中的研究进展。首先从Ti₃C₂T_x材料的制备展开,概述多层和少层两类Ti₃C₂T_x材料的结构与电化学特性。随后结合研究的应用趋势,总结两类Ti₃C₂T_x材料的层间距改性、掺杂改性、形貌调控等手段对其储钠行为的影响。同时也分析了两类Ti₃C₂T_x基复合材料应用于钠离子电池负极的结构设计思路,指出合理的结...     

超级电容器电极用Ti3C2Tx基复合材料的研究进展

碳化钛(Ti₃C₂T_x)作为一种MXene材料，具有独特的结构和优良的导电性、稳定性以及优越的电化学性能，常被用作超级电容器电极材料。本文结合碳化钛(Ti₃C₂T_x)材料层状结构的特性，梳理了超级电容器电极用Ti₃C₂T_x基复合材料的研究进展，重点阐述了Ti₃C₂T_x材料的结构、性能、制备以及通过不同技术手段与多类材料复合后的电化学性能；归纳了Ti₃C₂T_x基复合材料性能提升的原因，包括增大层间距、提供更多活性位点、提高坚韧性等；最后指出Ti₃C₂T_x基复合材料的未来研究重点，如探究新的基体母相、丰富刻蚀方法、改进现有复合材料、探究更多更高效的复合材料等。     

La0.7Sr0.3MnO3/α-Fe2O3复合材料的制备及吸波性能研究

以高温煅烧法制备了复合材料La_0.7Sr_0.3MnO₃/α-Fe₂O₃,并研究了其结构、电磁参数和吸波性能,进一步初步探索了该粉体用于布料涂层的吸波效果。结果发现：La_0.7Sr_0.3MnO₃/α-Fe₂O₃与石蜡以质量比7∶3混合后的吸波性能显著,分别在厚度5.0和9.5 mm处能吸收99.9%以上的入射电磁波,吸波性能优异。此外,在1～18 GHz和1.0～10 mm范围内,样品La_0.7Sr_0.3MnO₃/α-Fe₂O₃的总有效吸收(≦-10 dB)带宽覆盖测试带宽的91.8%,实现了雷达多频段的有效吸收。复合材料良好的吸波性能得益于La_0.7Sr_0.3MnO₃和α-Fe₂     

纳米Fe3O4及Fe3O4-SrFe12O19吸波复合材料的制备及性能

采用共沉淀法成功制备出具有超顺磁性的纳米Fe₃O₄, 并将Fe₃O₄与SrFe₁₂O₁₉复合制成复合吸波材料Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉, 利用X射线衍射仪(XRD)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)和矢量网络分析仪(PNA)对产物的物相、显微结构、磁性能和吸波性能进行了表征与分析。结果表明, 当Fe₃O₄与SrFe₁₂O₁₉质量比为1∶0.3时, Fe₃O₄-SrFe₁₂O₁₉饱和磁化强度为11.1 emu·g^-1, 矫顽力0.86 Oe, 剩余磁化强度0.08 emu·g^-1, 其吸波性能最佳, 最大吸收峰值为-17.7 dB,-5 dB频宽为1.3 GHz, 较Fe₃O₄和 SrFe₁₂O₁₉的最大吸收峰值分别提高247%和185%, 频带分别拓宽1.12 GHz和0.40 GHz。     

改性氧化石墨烯/Fe3O4复合材料的制备及电磁吸收性能

为改善氧化石墨烯（GO）/Fe₃O₄复合材料的分散程度,利用三苯基膦（PPh3）对GO表面进行功能化改性得到改性氧化石墨烯（GOP）,然后采用共沉淀法一步合成GOP/Fe₃O₄复合材料。通过场发射SEM、高分辨TEM、XRD、FTIR、Raman和VSM对GOP/Fe₃O₄复合材料的形貌、结构和磁性能进行表征。利用矢量网络分析仪（PNA）测试了GOP/Fe₃O₄复合材料的电磁参数并模拟计算其对电磁波的吸收性能。结果显示:GOP/Fe₃O₄复合材料的最大电磁波吸收强度值达到-25.4 dB,有效吸收频宽为6.0 GHz,较未改性GO/Fe₃O₄复合材料均有大幅度提高。      

Fe3O4/MXene/WPU复合膜的制备及其电磁屏蔽性能

实现高电磁屏蔽性能的同时降低反射是目前电磁屏蔽材料所追求的。采用一步水热法合成直径为30～40μm,厚度为70～200 nm的Fe₃O₄纳米片,利用红外光谱、X射线衍射仪、扫描电子显微镜表征发现结晶度良好。改变Fe₃O₄纳米片含量,喷涂制备的Fe₃O₄/MXene/WPU复合膜的反射值能低至4.3 dB,反射功率(R)从0.81降至0.63,透射功率(T)仅为10^-3数量级。同样,采用水热法制备了直径为180～200 nm、分散性良好的Fe₃O₄纳米微球。同等Fe₃O₄含量下纵向对比发现,含Fe₃O₄纳米片的复合膜电磁屏蔽性能稍高于含Fe₃O₄纳米球的复合膜。     

磺酸基改性二维Ti3C2Tx纳米材料制备与Pb2+吸附性能

对二维Ti₃C₂T_x材料进行了磺酸基团接枝改性(Ti₃C₂T_x—SO₃H),表征了改性前后微观结构的变化,研究了对重金属Pb2+的吸附行为与机制。XRD、FTIR及EDS表明磺酸基团在Ti₃C₂T_x表面成功接枝,而SEM则发现Ti₃C₂T_x?SO₃H呈现较Ti₃C₂T_x更轻薄的层状结构。改性后,Ti₃C₂T_x—SO₃H对重金属Pb2+20 min内达到吸附平衡,最大吸附量达到733.6 mg·g?1,较Ti₃C₂T_x吸附量提升了23%,且吸附量随着pH(2~6)的增加而逐渐增大,在Mg2+、Ca2+、Co2+、Zn2+等共存离子的干扰下,仍保持较高的吸附水平。机制分析表明,改性前后吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温线拟合模型,以单分子层化学吸附为主,但由于磺酸基团提供了更多的吸附饱和活性位点,并提高了Ti₃C₂T_x在水溶液中的分散性,使改性后对Pb2+吸附性能更优异。      

卤族酸液刻蚀制备Ti3C2TxMXene及性能研究

Ti₃C₂T_x基于其金属导电性和表面可调性，被广泛被应用于能量转换与存储领域。通过对比研究盐酸、氢氟酸、氢溴酸及各种酸液组合对Ti₃AlC₂刻蚀产物Ti₃C₂的物相、形貌及电化学性能的影响，探索各卤族酸对Ti₃AlC₂的刻蚀机理。实验结果表明，HCl+HF+H₂O混合酸液在60℃下对Ti₃AlC₂刻蚀结果较佳，刻蚀产物Ti₃C₂T_x的纯度较高，底液具有类手风琴状；上清液为薄片状，且具有较好的韧性和丁达尔光学效应。通过结合氢氟酸的强腐蚀和盐酸的强酸，在考虑安全与环保的前提下，制备出的Ti₃C₂T_x纯度高，电化学性能好。     

Fe3O4-GO复合纳米纸的制备及吸波性能研究

为了实现目前实际应用对吸波材料“轻、薄、宽、强”的要求，本工作采用氧化石墨烯(GO)结合磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe₃O₄)构筑了一类新型的轻质且具有良好柔韧性的复合纳米纸吸波材料，希望其能简化复合材料成型工艺并替代吸波涂料，实现对吸波性能的调控。首先，利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)对Fe₃O₄纳米粒子进行有机化修饰，制备了分散均匀、具有电磁双损性能的Fe₃O₄-GO复合纳米粒子，进而利用溶剂蒸发沉积法制备了GO及Fe₃O₄-GO纳米纸，并对其结构及性能进行了研究。结果表明，NH₂-Fe₃O₄稳定附着在GO片层上，当Fe₃O₄与GO的质量比为4∶6时，其输入阻抗Z_in与自由空间阻抗Z₀最为接近，复合纳米纸的阻抗匹配性能最好。Fe₃     

Fe2O3/EPDM新型吸油材料的制备及其吸油性

以三元乙丙橡胶(EPDM)作为基体, Fe₂O₃和焙烧过的Fe₂O₃粉末分别作为填料, 利用熔融共混的方法, 制备出一种新型吸油复合材料, 这类材料可以直接漂浮于含油废水表面使用。研究了填料和交联剂的用量对材料吸油率的影响。结果表明: 交联剂过氧化二异丙苯(DCP)为3wt％, Fe₂O₃为25wt％时, Fe₂O₃/EPDM吸油率达到最大; DCP为2wt%, Fe₂O₃(焙烧)为30wt%时, Fe₂O₃(焙烧)/EPDM吸油率达到最大。选择2组样品中吸油率最高的样品, 对比它们对机油的吸油速率。实验表明, Fe₂O₃(焙烧)/EPDM的吸油速率大于Fe₂O₃/EPDM的吸油速率。Fe₂O₃/EPDM的吸油率比交联EPDM的吸油率提高了227%; Fe₂O₃(焙烧)/EPDM的吸油率比Fe₂O₃/EPDM的吸油率最大可提高64%。分析认为, Fe₂O₃粒子破坏掉一部分高分子链段间的作用力, 并对网络起支撑作用, 为油分子提供了更多的进入通道和空间, 故吸油性得到提高。Fe₂O₃(焙烧)/EPDM的吸油特性要优于Fe₂O₃/EPDM。      

低密度Fe3O4/中孔炭微球复合材料的可规模制备及吸波性能

采用喷雾干燥法制备出中孔炭微球(MCMSs), 进一步通过液相浸渍得到磁性Fe₃O₄/MCMSs纳米复合材料, 系统研究了复合材料的形貌结构和吸波性能。结果发现, Fe₃O₄/MCMSs复合材料具有优异的流动性和低密度(0.24~0.33 g/cm³)特征, 其中Fe₃O₄纳米颗粒高度分散在MCMSs中孔孔道内。复合材料具有较高的比表面积(548~735 m²/g), 可以促进多种介电弛豫的形成。在2~18 GHz范围内, 复合材料以介电损耗为主, 在12.6 GHz处具有最大反射率-25 dB, 小于-10 dB的带宽达4.7 GHz。复合材料优异的吸波性能可以归因于均相分布的Fe₃O₄纳米颗粒和中孔炭微球的协同作用, 在增大界面弛豫和电磁波散射的同时, 改善了阻抗匹配, 减少了电磁波在吸波层表面的反射。     

MoS2/CoFe/C复合材料的制备和吸波性能

先水热合成MoS₂/CoFe₂O₄纳米复合吸波材料,再通过合理的物料配比并使用无水葡萄糖作为碳源和还原剂,使MoS₂/CoFe₂O₄复合材料在氮气氛中还原为MoS₂/CoFe/C三元纳米复合材料。对这种复合材料的形貌、相结构及电磁参数进行表征、模拟分析其最佳匹配厚度和吸波性能,研究了碳源浓度对复合材料的组成和性能的影响并根据弛豫理论讨论其吸波机制。结果表明,厚度为3 mm的这种复合材料在12.4 GHz处的最低反射损耗可达-42.9 dB;厚度为4 mm时低于-10 dB的频带宽度可达7.1 GHz。     

磁功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料的性能

先以氧化石墨烯和三氯化铁为原料并用高温水热法制备还原氧化石墨烯/ Fe₃O₄(rGO/Fe₃O₄)复合物,再用其改性环氧树脂制备出rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料,研究了(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加对其性能的影响。结果表明,(rGO/Fe₃O₄)复合物的添加量为30%的复合材料其冲击强度达到27 kJ/m²,比纯环氧树脂的冲击强度提高了58.8%。在环氧树脂中添加rGO/Fe₃O₄复合物,使其吸波性能显著提高。rGO/Fe₃O₄复合物的添加量为20%的复合材料,其反射率在小于-10 dB的频率范围为7.7~12.3 GHz,有效吸收频宽达4.6 GHz,覆盖了整个X波段。随着石墨烯含量的提高rGO/Fe₃O₄/环氧树脂复合材料达到最小反射率的位置向低频位置移动,控制rGO和Fe₃O₄的相对含量可调控这种复合材料的吸波性能。     

可磁分离Fe3O4/g-C3N4复合材料的制备及其性能

为了利用Fe₃O₄的磁响应性及石墨相C₃N₄（g-C₃N₄）优良的光催化活性,首先采用高温热聚合法,以尿素为前驱体制备g-C₃N₄,然后采用水热法合成了可磁分离Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料。利用TEM、XRD、TGA、BET和振动样品磁强计（VSM）等多种测试手段表征分析Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料的形貌、晶型结构、比表面积、成分、饱和磁化强度等。通过模拟太阳光下Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料光催化吸附降解亚甲基蓝（MB）的实验,评价了Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料的吸附性能及光催化性能。结果表明,可磁分离Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料具有较大的比表面积,约为71.89 m²/g;且具有较好的磁性,饱和磁化强度为18.79 emu/g,可实现复合材料的分离回收;光照240 min时,Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料对MB的去除率为56.54%。所制备的Fe₃O₄/g-C₃N₄复合材料具有优良的吸附性能、光催化活性和磁性,并可通过外加磁场进行分离与回收。     

Ti3AlC2-Al2O3/TiAl3复合材料在Al液中的熔蚀-磨损行为及其交互作用机制

通过对比分析Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料在纯腐蚀、纯磨损及熔蚀-磨损三种条件下的材料流失特征,研究了Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料在Al液中的熔蚀-磨损行为及熔蚀与磨损的交互作用机制。结果表明,Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料在Al液中的熔蚀-磨损体积损失比H13钢的体积损失低了两个数量级,随着载荷和转速的上升,Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料的磨损由磨粒磨损逐渐向黏着磨损转变。Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料的熔蚀、磨损交互作用率的最大值为47.5%,在低载荷或低转速条件下由于铝熔体的润滑作用,Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料甚至表现出负的交互作用。这一方面是由于Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料在Al液中腐蚀时不生成其它界面产物,而仅为极少量Ti元素的溶解;另一方面则是由于TiAl₃基体与Al₂O₃二者所形成的空间网络状结构改善了Ti₃AlC₂-Al₂O₃/TiAl₃复合材料在Al液中的耐磨损性能。