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新材料

化學試劑

β-羥基丁酰色氨酸_β-hydroxybutyryl-tryptophan_CAS:2227208-85-5
50mg ￥3950.00
衣康酰輔酶a_ itaconoyl-CoA_CAS:6008-93-1
10mg ￥9200.00
(2,3,6)全戊基β環(huán)糊精_Lipodex C (heptakis(2,3,6-tri-O-pentyl)cyclomaltoheptaose)_CAS:117340-78-0
100mg ￥1800.00
（4-氯苯基）-（1-苯乙基-1H-咪唑-2-基）-苯基甲醇_(4-chloro-phenyl)-(1-phenethyl-1H-imidazol-2-yl)-phenyl-methanol_CAS:49823-13-4
10mg ￥650.00
殘殺威 D3_CAS:1219798-56-7
10mg ￥1600.00

新材料產(chǎn)品

青島大學吳廣磊：簡單工藝構(gòu)建具有優(yōu)異微波吸收性能的一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒

在應用電子技術(shù)給人類帶來便利及更高的生產(chǎn)效率的同時，與之相伴的電磁輻射正在成為新的污染源。無論是在軍用還是民用領域，電磁防護的迫切性也顯得尤為重要。因此，研制和探索具有“強吸收、低反射、薄厚度”特點的電磁波吸收材料，成為了科研人員對付電磁輻射的重要手段。但是，簡單地合成工藝及低成本仍是限制電磁波吸收材料發(fā)展的難點和重點。

The Construction of 1D Heterostructure NiCo@C/ZnO Nanorod with Enhanced Microwave Absorption

Jianwei Wang, Zirui Jia, Xuehua Liu, Jinlei Dou, Binghui Xu, Bingbing Wang, Guanglei Wu*

Nano-Micro Letters (2021)13: 175

https://doi.org/10.1007/s40820-021-00704-5

本文亮點

1. 通過簡單的溶劑熱反應和高溫熱碳還原制備了NiCo-LDHs衍生的一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒。

2. 大量層狀結(jié)構(gòu)具有豐富的界面極化以及NiCo合金帶來的磁損耗能夠進一步提高材料的電磁吸波性能。

3. 多組分構(gòu)造的NiCo@C/ZnO具有高效的電磁吸收性能，在1.9 mm厚度下最小反射損耗可達-60.97 dB，有效吸收帶寬可達6.08 GHz。

內(nèi)容簡介

青島大學吳廣磊課題組通過溶劑熱反應和碳熱還原處理成功地制備了NiCo-LDHs衍生的一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒復合材料。由于出色的電導損耗、豐富的極化損耗以及增強的磁損耗能力，使NiCo@C/ZnO復合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的電磁波吸收性能。最小反射損耗值(RL_min)在2.3 mm時達到了-60.97 dB，同時在2.0 mm時最大吸收帶寬(EAB, RL≤-10 dB)達到6.08 GHz。

圖文導讀

I 一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒的制備過程及表征

在堿性條件下制備了六邊形截面的棒狀ZnO材料，以此為模板，使NiCo-LDHs在上面實現(xiàn)自組裝生長，得到NiCo-LDHs@ZnO復合材料。最后將其在不同氣氛下進行高溫煅燒，其在氬氣環(huán)境下衍生得到無定形碳在高溫環(huán)境下會還原NiCo雙金屬氧化物從而得到NiCo合金，從而導致納米片層的厚度變薄、數(shù)量變少。制備過程如圖1所示。

圖1. 一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒的制備流程圖。

從圖2(a)中可以觀察到ZnO納米棒的尺寸約為500 nm，且尺寸均勻，從衍射圖中可以觀察到排列有序的斑點，這證明制備的是單晶ZnO。在NiCo-LDHs@ZnO復合材料的TEM圖中可以觀察到明顯的片狀結(jié)構(gòu)均勻的包覆在棒狀ZnO上，且層狀結(jié)構(gòu)的晶格間距為0.262 nm，對應于NiCo-LDHs的(012)晶面。經(jīng)過高溫煅燒后，得到的NiCo@C/ZnO納米棒形貌發(fā)生了較大變化圖2(c)。層狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的納米顆粒，且片層的數(shù)量明顯減少，從高分辨TEM圖中可以看到晶格間距為0.204 nm，這對應著NiCo合金的(111)晶面。

圖2. 一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒系列材料的HRTEM圖：(a, a-1, a-2) ZnO，(b, b-1, b-2) NiCo-LDHs@ZnO，(c, c-1, c-2) NiCo@C/ZnO。

從XPS圖譜(圖3)中，可以觀察到存在C 1s，Zn 2p，O 1s，Co2p和Ni 2p元素的特征峰。其中，C 1s高分辨譜圖在284.6、286.5和288.5 eV處的特征峰，對應C-C/C=C、C-O和C-C=O鍵(圖3b)。在O 1s高分辨光譜(圖3d)中可以觀察到531.5、530.6和529.0 eV處的三個特征峰，分別對應樣品表面吸附的水或O、氧空位和金屬-O (Ni-O/Co-O)鍵。Co 2p可以被擬合為6個明顯的特征峰(圖3e)，其中779.2和795.4 eV位置的特征峰歸于金屬Co，780.6和796.3 eV的特征峰與Co-O鍵相匹配，最后在788.3和803.4 eV處的特征峰匹配給衛(wèi)星峰。在Ni 2p高分辨率XPS譜(圖3f)中，878.9和860.8 eV處是衛(wèi)星峰，870.1和855.2 eV處的峰屬于Ni-O鍵。Co-O和Ni-O鍵中的O可能來源于NiCo合金暴露在空氣中的表面氧化。在871.5和853.6 eV處的特征峰與NiCo合金中的金屬Ni相匹配。

圖3. NiCo@C/ZnO復合材料的XPS光譜：a) 全譜，b) C 1s，c) Zn 2p，d) O 1s，e) Co 2p，f) Ni 2p。

II 一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒系列材料的電磁波吸收性能

基于相對復介電常數(shù)和復磁導率計算可得NiCo@C/ZnO納米棒系列復合材料的反射損耗特性(圖4)。其中ZnO納米棒的最小反射損耗值雖然達到了-49.01 dB，但是厚度與有效帶寬不能令人滿意，這是因為ZnO材料雖然出色介電性能，但是卻缺乏足夠好磁損耗進行相互作用。而一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒的最小反射損耗值為-60.97 dB，對應厚度為2.4 mm，更在2.0 mm的匹配厚度下，有效吸收帶寬達到了6.08 GHz，這是在多種損耗機制的相互搭配下，除了出色的電導損耗和極化損耗之外，渦流損耗和共振損耗也十分出色。

圖4. 在2-18 GHz頻率下的3維反射損耗圖：(a) S-1，(b) S-2，(c) S-3，(d) S-4，(e) S-5和(f) S-6。

III 一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)NiCo@C/ZnO納米棒復合材料的電磁波吸收機理

圖5展示了NiCo@C/ZnO納米棒復合材料的電磁波吸收機制。由于復合材料的比表面積大，形成導電網(wǎng)絡，這有利于在外磁場作用下感應電流傳輸，使內(nèi)部電子發(fā)生定向遷移，在傳導損耗下將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能，這也是高?"的重要緣故。其次，由于NiCo合金和棒狀ZnO之間的層狀介質(zhì)不同，電子會在接觸界面上不均勻聚積，導致界面極化，這是NiCo@C/ZnO復合材料具有優(yōu)異介電損耗的重要原因。第三，NiCo@C復合材料和O空位的存在會導致面對外部磁場的偶極極化，從而促進入射EMW的損失。此外，由NiCo合金的存在引起的渦流損耗和共振損耗則是磁損耗的主要來源。在介電/磁損耗的相互作用下，使得NiCo@C/ZnO復合材料具有出色的吸波性能。