钡铁氧体/石墨烯/MXenes三元全片层复合结构的制备及吸波性能研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51672001
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0206.功能陶瓷
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31
  • 项目参与者:
    汪忠柱; 汪小红; 王鹏; 柴进松; 刘涛; 张守川; 张俊杰; 胡蕊蕊; 刘勇;
  • 关键词:

项目摘要

Low density, wide absorption band and strong absorption are highly demanded for modern excellent microwave absorbing materials. In view of this, we design a novel stacked structure with lamellar graphene/barium ferrite/MXenes in this proposal. Modified by cationic/anionic surfactants, graphene and MXenes lamellas would be positively/negatively charged respectively, forming tight combination under the electrostatic interaction. After hydrothermal/solvothermal treatment, lamellar barium ferrite could be deposited on the surfaces of graphene/MXenes, forming a novel stacked structure of graphene/barium ferrite/MXenes. This ternary stacked structure is thoroughly constructed by two-dimensional lamellar materials and could have large surface dipole, high magnetic loss tangent angle and anisotropy, which are beneficial to the strong electromagnetic loss and the extension of the absorption band. Meanwhile, based on the good thermal conductivity and electric conductivity of MXenes, and the unique lamellar structures, a maze of electromagnetic wave could be realized, resulting in strong absorption of electromagnetic wave after multiple reflections and absorptions. In particular, for the composite, the electromagnetic parameters are adjustable, facilitating the fulfillment of impedance matching. In addition, the coating slurry has good flexibility, high mechanical strength and easy molding. In this project, we would dedicate to investigate the relationship between the new synthesis processing of ternary composite structure, the synergistic effects and interface effects and the reasons for the improvement of the electromagnetic properties, establish the relationship among microstructure, magnetic domain structure and electromagnetic performance of the composite, and reveal the mechanism of electromagnetic loss. Our research would provide much experimental and theoretical basis for the application extension of the microwave absorbing materials.
针对现代高性能吸波材料所需低密度、宽吸收带和强吸收等问题,本项目拟对石墨烯和MXenes片层采取阴阳离子表面活性剂修饰的方法,使其分别带上正负电荷,在静电相互作用下有效结合,经水热溶剂热处理后,负载上片状钡铁氧体,得到钡铁氧体/石墨烯/MXenes三元全片层复合结构。该复合结构全由片层组成,具有大偶极矩、高磁损耗正切角和各向异性等效场,利于实现强电磁损耗,宽吸收带。结合其独特的片层结构、MXenes优良的导电导热性能,构建电磁波迷宫,使得电磁波在片层间多次反射、吸收,实现强吸收。该复合结构电磁参数可调节,易于满足阻抗匹配。同时,其涂覆浆料柔性好,机械强度高,易于成型。本项目重点探索三元复合结构制备工艺、三元间协同效应及界面效应与电磁参数改善之联系,建立复合材料显微结构、铁氧体磁畴结构与宏观电磁性能间的构效关系,揭示该类体系的电磁损耗机理,为拓展其在吸波材料领域的应用提供实验基础和理论依。

结项摘要

设计并采用两步溶解热法制备了BaFe12O19 (BFO)薄片、二维石墨烯和Fe3O4纳米颗粒的复合材料。BFO薄片与二维石墨烯可以有效增强异质界面,有利于界面极化增强。引入反尖晶石Fe3O4作为第三相可以提高饱和磁化强度。由于BaFe12O19薄片和石墨烯界面之间的极化增强,RGO/BaFe12O19/Fe3O4的复合材料具有良好的微波吸收性能。在15.6 GHz厚度为1.8 mm时,最大反射损耗可达-46.04 dB,有效吸收带宽达到5.68 GHz(从11.60 GHz到17.28 GHz)。此外,我们报道了一种层间电子/离子双传输通道设计策略,基于一维导电细菌纤维素@聚吡咯在二维单层MXene片层间的均匀插层,同步构筑层间电子/离子双传输通道,有效缓解了二维单层MXene自组装薄膜由片层密堆积引起的层间离子传输受阻以及由插层物引起的层间电子传输受阻问题。为获得高性能的储能器件,我们还制备了Co3S4 纳米片。结合理论计算费米能级和电子态密度结果显示片层结构有利于促进了快速电子转移路径,为催化反应提供了高的活性位点。为实现高性能的OER和ORR催化活性,我们将碳材料与过渡金属化合物进行复合,作为空气电极催化材料,制备了平面叉指锌空气电池。累计发表SCI论文22篇,授权发明专利1项。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Fe0.96S/Co8FeS8 nanoparticles co-embedded in porous N, S codoped carbon with enhanced bifunctional electrocatalystic activities for all-solid-state Zn-air batteries
Fe0.96S/Co8FeS8纳米粒子共嵌入多孔N、S共掺杂碳中,增强全固态锌空气电池的双功能电催化活性
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2019.144212
  • 发表时间:
    2020-03
  • 期刊:
    Applied Surface Science
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Fang Weiguang;Dai Peng;Hu Haibo;Jiang Tongtong;Dong Huaze;Wu Mingzai
  • 通讯作者:
    Wu Mingzai
Graphene/TiO2 hybrid layer for simultaneous detection and degradation by a one-step transfer and integration method
石墨烯/TiO2混合层可通过一步转移和集成方法同时检测和降解
  • DOI:
    10.1039/c7ra00252a
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Rsc Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Yu Xinxin;Cai Ranran;Song Yuqing;Gao Qiang;Pan Nan;Wu Mingzai;Wang Xiaoping
  • 通讯作者:
    Wang Xiaoping
Wet chemical synthesis of S doped Co3O4 nanosheets/reduced graphene oxide and their application in dye sensitized solar cells
S掺杂Co3O4纳米片/还原氧化石墨烯的湿法合成及其在染料敏化太阳能电池中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.apsusc.2018.04.148
  • 发表时间:
    2018-08-30
  • 期刊:
    APPLIED SURFACE SCIENCE
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Jiang, Tongtong;Yin, Naiqiang;Li, Guang
  • 通讯作者:
    Li, Guang
N-Doped-carbon/cobalt-nanoparticle/N-doped-carbon multi-layer sandwich nanohybrids derived from cobalt MOFs having 3D molecular structures as bifunctional electrocatalysts for on-chip solid-state Zn–air batteries
N-掺杂碳/钴纳米颗粒/N-掺杂碳多层夹心纳米杂化物,源自具有3D分子结构的钴MOF,作为片上固态锌空气电池的双功能电催化剂
  • DOI:
    10.1039/c9nr09779a
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Juanjuan Zhao;Haibo Hu;Mingzai Wu
  • 通讯作者:
    Mingzai Wu
RGO/BaFe12O19/Fe3O4 nanocomposite as microwave absorbent with lamellar structures and improved polarization interfaces
RGO/BaFe12O19/Fe3O4 纳米复合材料作为微波吸收剂,具有层状结构和改进的极化界面
  • DOI:
    10.1016/j.materresbull.2018.08.014
  • 发表时间:
    2018-12-01
  • 期刊:
    MATERIALS RESEARCH BULLETIN
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Jiao, Shangqing;Wu, Mingzai;Li, Guang
  • 通讯作者:
    Li, Guang

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其他文献

Optical and magnetic properties of g-Fe2O3 nanoparticles encapsulated in SBA-15 fabricated by double solvent technique
双溶剂技术制备的 SBA-15 封装 g-Fe2O3 纳米粒子的光学和磁性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Micro & Nano Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴明在
  • 通讯作者:
    吴明在
Magnetic field-assisted synthesis of wire-like Co3O4 nanostructures: Electrochemical and photocatalytic studies
磁场辅助合成线状 Co3O4 纳米结构:电化学和光催化研究
  • DOI:
    10.1016/j.materresbull.2012.10.001
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Materials Research Bulletin
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    吴明在
  • 通讯作者:
    吴明在
Simple hydrothermal route to synthesise a nanocrystalline ZnO/PVP composite film and its optical property
简单水热法合成纳米晶ZnO/PVP复合薄膜及其光学性能
  • DOI:
    10.1049/mnl.2012.0324
  • 发表时间:
    2012-07
  • 期刊:
    Micro & Nano Letters
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴明在
  • 通讯作者:
    吴明在
A facile hydrothermal preparation and photoluminescence study of ZnO micro/nanostructures on Zn foils
Zn箔上ZnO微/纳米结构的简便水热制备和光致发光研究
  • DOI:
    10.1007/s11426-011-4322-y
  • 发表时间:
    2011-07
  • 期刊:
    Science China Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴明在
  • 通讯作者:
    吴明在
磁场对水热生长Cu/Co 双金属体系的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    磁性材料及器件
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    吴明在
  • 通讯作者:
    吴明在

其他文献

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吴明在的其他基金

新型磁场驱动物相转变材料:氢氧化钴基纳米结构及其相转变机理研究
  • 批准号:
    11374013
  • 批准年份:
    2013
  • 资助金额:
    88.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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