CN113260242B - 一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于层状MXene上的复合吸波材料 - Google Patents

一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于层状MXene上的复合吸波材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料，该复合吸波材料由含稀土元素的化合物、含磁性元素的化合物和MAX相制得，本发明所述复合吸波材料通过稀土元素的掺杂，赋予其更宽的吸波频带和更优异的吸波性能，同时由于稀土元素的引入还使该复合吸波材料具有较低的密度。且本发明所述的复合吸波材料制备方法简单，制备过程安全无有毒有害物质产生，具有广阔的应用前景。

Description

一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于层状MXene上的复合吸 波材料
技术领域
本发明涉及复合吸波材料领域，具体涉及一种掺杂稀土元素的磁性粒子与层状MXene复合的吸波材料及其制备方法。
背景技术
吸波材料是能吸收或者大幅减弱其表面接收到的电磁波能量，从而减少电磁波干扰的一类材料，设计时要满足阻抗匹配和衰减条件，减少电磁波在材料表面的反射，增强吸收。将吸波材料用于飞机、导弹、坦克、舰艇等武器装备和军事设备上，可以吸收侦察电波、衰减反射信号，使其具备隐身性能，突破敌方雷达防区，减少武器系统遭受红外制导导弹和激光武器袭击，提高国防安全水平。
新型二维材料MXene密度小，具有大的表面积，丰富的官能团，可使另一组分通过静电作用或键合作用结合在片层上，并减弱磁性粒子团聚。MXene的高电导率和固有缺陷等使其具有较好的介电损耗，在吸波领域有很大潜力。但是纯MXene吸波材料损耗机制单一，而且高电导率引起电磁波反射，因此将磁性金属粒子与其复合使吸波机制多样化，电磁参数可调，改善阻抗匹配。
Fe、Ni、Co等金属及其合金在GHz内具有较高的Snoek极限(磁导率随频率升高而先升高后降低的临界值)，明显的磁导率，高磁饱和强度，耐高温性和耐腐蚀性强，用于吸波材料具有较好的磁损耗，表现出优异性能，而且价格低廉，因此备受关注。但是大多使用Fe、Ni、Co及其合金作为磁性金属吸波材料，种类单一，且吸波性能有限。同时，Fe、Ni、Co等磁性吸波材料还存在密度较大，吸波频带宽度较窄等缺陷。
发明内容
基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，结果发现：利用MAX相的层状结构和较高的介电损耗，向其中引入稀土元素和磁性粒子得到的复合吸波材料由于磁性粒子的复合赋予其更高的磁导率，通过稀土元素的掺杂使其具有更宽的吸波频带和更好的吸波性能，同时该复合吸波材料与未掺杂稀土元素的复合吸波材料相比，还具有更小的密度，具有良好的应用前景。
本发明第一方面在于提供一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料，该复合吸波材料由含稀土元素的化合物、含磁性元素的化合物和MAX相制得。
本发明的第二方面在于提供一种制备本发明第一方面所述掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料的方法，包括以下步骤：
步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，得到MXene；
步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物混合；
步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，得到复合吸波材料。
本发明提供的掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料及其制备方法具有以下优势：
(1)本发明所述的复合吸波材料制备方法简单，且制备效率高；
(2)本发明所述的复合吸波材料通过稀土元素的掺杂，有效提高了复合吸波材料的吸波性能和吸波带宽。
附图说明
图1示出本发明实施例1制得层状MXene粉末的扫描电镜照片；
图2示出本发明实施例1制得层状MXene表面负载含稀土球形金属颗粒的复合吸波材料的扫描电镜照片；
图3示出本发明实施例1制得层状MXene和复合材料在2～18GHz频段的复介电常数实部(ε')图；
图4示出本发明实施例1制得层状MXene和复合材料在2～18GHz频段的复介电常数虚部(ε")图；
图5示出本发明实施例1制得层状MXene和复合材料在2～18GHz频段的复磁导率实部(μ')图；
图6示出本发明实施例1制得层状MXene和复合材料在2～18GHz频段的复磁导率虚部(μ")图；
图7示出本发明实施例1制得不同厚度层状MXene负载含稀土球形金属颗粒的复合吸波材料在2～18GHz频段的吸波性能图；
图8示出本发明对比例1制得不同厚度层状MXene负载不含稀土球形金属颗粒的复合吸波材料在2～18GHz频段的吸波性能图。
具体实施方式
下面将对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
本发明的第一方面在于提供一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的吸波复合材料，该吸波复合材料由含稀土元素的化合物、含磁性元素的化合物和MAX相制得。
在本发明中，MAX相选自Ti3SiC2、Ti3AIC2和Ti2AlC中的一种或几种，优选为Ti3AIC2。
MAX相具备特殊的纳米层状结构，具有良好的导电性、较高的韧性和良好的自润滑性能，特别是其高电导率和固有缺陷使其具有较好的介电损耗，在吸波领域有很大潜力。而纯MXene吸波材料损耗机制单一，以其作为基体与其它物质进行复合可改善MXene损耗机制单一的缺点，有望得到吸波性能好、吸波频带宽的复合吸波材料。MXene由MAX相经刻蚀制得。
含磁性元素的化合物选自含磁性元素的无机盐、草酸盐和醋酸盐中的一种或几种，优选选自含磁性元素的硫酸盐、盐酸盐、草酸盐和醋酸盐中的一种或几种，更优选选自含磁性元素的盐酸盐和醋酸盐中的一种或两种。
所述磁性元素选自铁、钴、镍和硼中的一种或几种，优选选自铁、钴和镍中的一种或几种。
铁、钴、镍等金属具有明显的磁导率、高磁饱和强度、良好的耐高温性和耐腐蚀性，用于吸波材料具有较好的磁损耗，其与MXene复合后显示出良好的吸波性能。
在本发明中，含磁性元素的化合物与MXene的质量比为(1～30)：1，优选为(3～20)：1，更优选为(5～15):1。
磁性元素的磁导率用于调节MXene基复合吸波材料的电磁参数和阻抗匹配，使得电磁波在材料表面的反射减弱，同时提供磁损耗增强吸收。因此磁性元素化合物和MXene的质量比要在合适的范围，从而获得合适的电磁参数，质量比太高或太低都不利于阻抗匹配。
所述含稀土元素的化合物选自含稀土元素的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐和盐酸盐中的一种或几种，优选选自含稀土元素的硫酸盐、硝酸盐和盐酸盐中的一种或几种，更优选为含稀土元素的盐酸盐。
根据本发明，所述稀土元素选自镧、铈、铕、钐、钆、钕、镝、钇和铒中的一种或几种，优选选自镧、铈、铕、钐、钕、镝和钇中的一种或几种，更优选选自镧、铈、镝和钐中的一种或几种。
MXene与磁性元素复合后虽然表现出良好的吸波性能，但仍存在吸波频带宽度较窄的问题。本发明人经过大量试验发现，将稀土元素掺入吸波材料中，与MXene和磁性元素进行复合后制得的复合吸波材料，吸波性能进一步提高，同时由于稀土元素的加入使其具有更宽的吸波频带。
含稀土元素的化合物与MXene的质量比为(0.1～10)：1，优选质量比为(0.2～5):1，更优选质量比为(0.3～2):1。
稀土元素粒子半径大，优先取代半径较小的元素导致晶格畸变，使得损耗增强；而且稀土元素会使晶体磁晶各向异性场增强，畴壁位移阻力增加，同时添加稀土元素可以提高晶界磁畴活性，增加畴壁共振和自然共振，从而拓宽有效吸收频带。因此稀土元素的引入可以增强损耗。经试验发现，稀土元素的含量为上述范围时，得到的吸波复合材料电磁参数适当，吸波性能进一步提高。
本发明所述吸波复合材料具有良好的吸波性能，吸波带宽为2～5GHz，最佳反射损耗为-40～-50dB。
在本发明中，如制备本发明所述的掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的吸波复合材料，其由包括以下步骤的方法制备：
步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，得到MXene；
步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物混合；
步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，得到复合吸波材料。
本发明的第二方面在于提供一种制备本发明第一方面所述掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，得到MXene；
步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物混合；
步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，得到复合吸波材料。
以下对该步骤进行具体描述和说明。
步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，得到MXene。
在本发明中，所述MAX相选自Ti3SiC2、Ti3AlC2和Ti2AlC中的一种或几种，优选为Ti3AlC2。
刻蚀剂选自HF、NH4HF2或LiF/HCl复合溶剂，优选刻蚀剂为LiF/HCl复合溶剂。LiF/HCl复合溶剂作为刻蚀剂具有毒性小、合成过程温和、对环境污染小等优点。
LiF/HCl复合溶剂的配制如下进行：先配制9M的盐酸溶液，然后将LiF加入盐酸溶液中，LiF添加过程中不断进行搅拌。
所述MAX相和LiF的质量比为1：(0.1～5)，优选为1：(0.5～2)，更优选为1:1。
MAX相与LiF的质量比会影响其对MAX相的刻蚀效果，MAX相和LiF的质量比为上述范围时，LiF/HCl复合溶剂对MAX相的刻蚀完全且均匀。
刻蚀反应温度为25～50℃，优选为30～40℃，更优选为35℃。刻蚀反应温度会影响刻蚀效果，刻蚀温度太高或太低都会影响刻蚀效果，使刻蚀不完全或不均匀。
在刻蚀过程中不断进行搅拌，搅拌时间为40～60h，优选为45～50h，更优选为48h。刻蚀过程中不断进行搅拌，可使刻蚀更均匀，刻蚀效果更好。
刻蚀完成后对其进行洗涤和干燥，洗涤优选用去离子水洗涤至中性，更优选依次进行搅拌、超声和离心，搅拌时间为1～3h，超声在氮气保护下进行，超声时间为1～3h，离心转速为3000～4000r/m，离心时间为0.5～2h。
离心结束后取上层液体进行干燥，即得层状MXene粉末，干燥优选为冷冻干燥。
步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物混合；
混合前优选先将MXene置于混合溶剂中进行混合，所述混合溶剂优选为水和乙二醇的混合溶剂，水和乙二醇的体积比为1：(5～15)，更优选体积比为1:9。
为使MXene均匀分散在混合溶剂中，将其置于混合溶剂中后，还对其进行搅拌，搅拌时间优选为10～20min。
含磁性元素的化合物选自含磁性元素的无机盐、草酸盐和醋酸盐中的一种或几种，优选选自含磁性元素的硫酸盐、盐酸盐、草酸盐和醋酸盐中的一种或几种，更优选选自含磁性元素的盐酸盐和醋酸盐中的一种或两种。
所述磁性元素选自铁、钴、镍和硼中的一种或几种，优选选自铁、钴和镍中的一种或几种。
含稀土元素的化合物选自含稀土元素的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐和盐酸盐中的一种或几种，优选选自含稀土元素的硫酸盐、硝酸盐和盐酸盐中的一种或几种，更优选为含稀土元素的盐酸盐。
所述稀土元素选自镧、铈、铕、钐、钆、钕、镝、钇和铒中的一种或几种，优选选自镧、铈、铕、钐、钕、镝和钇中的一种或几种，更优选选自镧、铈、镝和钐中的一种或几种。
稀土元素由于其独特的电子层结构，最外层4f电子轨道未充满，以及大的半径，具有与众不同的光、电、磁和化学性能，经试验发现，利用稀土元素结构的独特性，将稀土元素与磁性元素和MXene进行复合，可降低吸波材料的密度、减小匹配厚度、提高吸波频带宽度和吸波性能，相比于未掺杂稀土元素的材料，掺杂稀土元素后的复合吸波材料具有更宽的吸波频带和更好的吸波性能。进一步试验发现，采用上述稀土元素与MXene和磁性元素进行复合制得的复合吸波材料具有更优异的吸波性能。
根据本发明，含磁性元素的化合物与MXene的质量比为(1～30):1，优选质量比为(3～20):1，更优选质量比为(5～15):1。
含稀土元素的化合物与MXene的质量比为(0.1～10):1，优选为(0.2～5):1，更优选为(0.3～2):1。
含稀土元素的化合物添加量太多，会导致掺杂在复合吸波材料中的稀土元素聚集成团，导致掺杂的稀土元素粒径均一性差，且分布不均匀。
所述混合在机械搅拌下进行，搅拌时间会影响稀土金属和磁性金属在复合吸波材料中的分布均匀性，经试验发现，搅拌时间优选为15～30min时制得复合吸波材料中的稀土金属和磁性金属未出现团聚，且在复合吸波材料中分布均匀。
步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，得到复合吸波材料。
加入还原剂优选先向混合物中添加碱性物质调节混合物为强碱性。
碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水或碳酸氢钠，优选为氢氧化钠。
所述还原剂为水合肼、硼氢化钠、氯化亚锡、Pb/C或硼氢化钾，优选为水合肼或硼氢化钠，更优选为水合肼。
水合肼作为还原剂具有选择性高、反应条件温和、对环境污染小等优点，水合肼在碱性环境下具有较强的还原性，碱性越强，还原性越强，因此，在加入还原剂前，先将混合物调节为强碱性，有利于还原反应的进行。
还原剂和MXene的质量比为(10～140)：1，优选为(20～120)：1，更优选为(30～110)：1。
若还原剂的添加量太少，含稀土元素化合物中的稀土元素和含磁性元素化合物中的磁性元素不能被充分还原，不利于复合吸波材料吸波性能的提高以及吸波频带宽度的拓宽。
根据本发明，反应在油浴锅中进行，所述反应温度为50～100℃，优选为60～90℃，更优选为70～80℃。反应温度影响反应物活性，温度太低，反应难以进行，而温度太高，反应不够温和。反应时间决定反应能否进行完全，时间太短，反应不完全，产物不纯且产率低。
反应时间为0.5～5h，优选为1～4h，更优选为1～3h。
反应完成后进行洗涤和干燥，洗涤剂优选为水和乙醇，干燥优选为冷冻干燥。
本发明所具有的有益效果：
(1)本发明所述复合吸波材料通过肼还原制备得到，球形金属颗粒均匀负载于MXene上；
(2)本发明所述的复合吸波材料密度小，具有介电损耗和磁损耗，通过磁性金属元素和稀土元素的引入提高了复合吸波材料的吸波性能，厚度为1.2mm时最大有效吸波带宽为2～5GHz，2.3mm和2.8mm时最佳反射损耗为-40～-50dB；
(3)本发明所述吸波复合材料的制备方法简单，设备简单，条件温和，材料均匀性良好。
实施例
以下通过具体实例进一步阐述本发明，这些实施例仅限于说明本发明，而不用于限制本发明范围。
实施例1
MXene的制备：配制20ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将1g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取1g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，35℃下搅拌反应48h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在150ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1h，然后以3500r/m的转速离心1h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末，微观形貌如图1所示。
CoLa/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入5ml水和45ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取1.3gCoCl2·6H2O和0.097gLaCl3·6H2O加入上述溶液中搅拌15min，再使用1.2gNaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取3ml水合肼加入，搅拌20min混合均匀。将锥形瓶转移至80℃油浴锅反应1h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到CoLa/MXene复合吸波材料，微观形貌如图2所示，可见金属粒子均匀负载于MXene片层。
实施例2
MXene的制备：配制40ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将2g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取2g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，40℃下搅拌反应48h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在200ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1.5h，然后以4000r/m的转速离心1h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末。
FeLa/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入5ml水和45ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取1.14gFeCl2·4H2O和0.097gLaCl3·6H2O加入上述溶液中搅拌15min，再使用1.2gNaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取4ml水合肼加入，搅拌20min混合均匀。将锥形瓶转移至80℃油浴锅反应2h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到FeLa/MXene复合吸波材料。
实施例3
MXene的制备：配制20ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将1g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取1g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，35℃下搅拌反应24h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在150ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1h，然后以3500r/m的转速离心1.5h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末。
CoLa/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入10ml水和40ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取0.65gCoCl2·6H2O和0.048gLaCl3·6H2O加入上述溶液中搅拌15min，再使用1gNaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取2.5ml水合肼加入，搅拌20min混合均匀。将锥形瓶转移至80℃油浴锅反应1h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到CoLa/MXene复合吸波材料。
实施例4
MXene的制备：配制20ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将1g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取1g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，35℃下搅拌反应48h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在150ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1h，然后以3500r/m的转速离心1h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末。
CoLa/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入5ml水和45ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取1.23g CoCl2·6H2O和0.15g LaCl3·6H2O加入上述溶液中搅拌15min，再使用1g NaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取3ml水合肼加入，搅拌20min混合均匀。将锥形瓶转移至80℃油浴锅反应1h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到CoLa/MXene复合吸波材料。
实施例5
MXene的制备：配制20ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将1g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取1g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，40℃下搅拌反应48h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在200ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1h，然后以4000r/m的转速离心1h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末。
CoCe/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入10ml水和40ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取1.3g CoCl2·6H2O和0.066g CeCl3加入上述溶液中搅拌15min，再使用2g NaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取8ml水合肼加入，搅拌30min混合均匀。将锥形瓶转移至80℃油浴锅反应2h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到CoCe/MXene复合吸波材料。
实施例6
MXene的制备：配制20ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将1g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取1g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，35℃下搅拌反应48h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在150ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1h，然后以3500r/m的转速离心1h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末。
CoLa/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入5ml水和45ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取1.3g CoCl2·6H2O和0.097g LaCl3·6H2O加入上述溶液中搅拌30min，再使用2g NaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取3ml水合肼加入，搅拌30min混合均匀。将锥形瓶转移至70℃油浴锅反应2.5h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到CoLa/MXene复合吸波材料。
对比例
对比例1
MXene的制备：配制20ml,9M的盐酸溶液，倒入50ml聚丙烯瓶中，将1g氟化锂加入并搅拌均匀。再称取1g MAX相(Ti3AlC2)粉末，缓慢加入混合溶液中，35℃下搅拌反应48h。反应完成后，用去离子水洗涤至中性，在150ml水中搅拌1h，氮气保护下低温超声1h，然后以3500r/m的转速离心1h，取上层液体冷冻干燥，即得层状MXene粉末。
Co/MXene的制备：称取上述得到的MXene粉末90mg，加入5ml水和45ml乙二醇的混合溶液中，在锥形瓶中搅拌15min。分别取1.45g CoCl2·6H2O加入上述溶液中搅拌15min，再使用1.2g NaOH调节pH，使溶液达到强碱性后量取3ml水合肼加入，搅拌20min混合均匀。将锥形瓶转移至80℃油浴锅反应1h，反应完成后将产物用蒸馏水和乙醇洗涤，冷冻干燥，得到Co/MXene复合吸波材料。
实验例
实验例1扫描电镜测试
对实施例1制得的MXene和复合材料进行扫描电镜测试，测试结果分别如图1和图2所示。
由图1可以看出，MXene呈层状结构。从图2中可以看出，负载在MXene片层上的金属粒子球形度良好，粒径大小均匀，且金属粒子在MXene片层中分布均匀。
实验例2复介电常数和复磁导率测试
对实施例1制得的MXene和复合材料进行复介电常数和复磁导率测试，具体操作步骤为：将实施例1制得的MXene和复合材料按30％填充量与石蜡混合，制成圆环，使用Keysight Technologies N5224B矢量网络分析仪测试电磁参数。
测试结果分别如图3、图4、图5和图6所示。其中，图3表示实施例1制得MXene和复合材料复介电常数实部的示意图，图4表示实施例1制得MXene和复合材料复介电常数虚部的示意图，图5示出实施例1制得MXene和复合材料复磁导率实部的示意图，图6示出实施例1制得MXene和复合材料复磁导率虚部的示意图。
由图3和图4可以看出，MXene具有较高的复介电常数实部和虚部值，容易反射电磁波，而由其制得的复合材料复介电常数实部和虚部值明显降低，说明稀土元素和磁性元素的引入可降低复介电常数的实部和虚部值，由此制得的复合材料不易反射电磁波。
由图5和图6可以看出，实施例1制得的复合材料比MXene具有更高的复磁导率实部，表明稀土元素和磁性元素的引入可提高其磁损耗性能。
实验例3吸波性能测试
将实施例1制得的MXene和复合材料按30％填充量与石蜡进行混合，获得不同厚度的复合材料，进行吸波性能测试，测试结果如图7所示。
从图7中可以看出，厚度为1.2mm时最大有效吸波带宽(RL<-10dB)为4GHz，2.3mm和2.8mm时，反射损耗分别为-46.37dB和-46.22dB。
将对比例1制得的Co/MXene复合材料按30％填充量与石蜡进行混合，获得不同厚度的复合材料，进行吸波性能测试，测试结果如图8所示。
从图8中可以看出，厚度为1.4mm时最大有效吸波带宽(RL<-10dB)为1.3GHz，2.0mm和2.1mm时，反射损耗分别为-13.28dB和-13.21dB。
由图7和图8的对比可以看出，稀土元素的掺入大大提高了吸波性能和吸波带宽。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料，其特征在于，该复合吸波材料由含稀土元素的化合物、含磁性元素的化合物和MAX相制得，其中，含磁性元素的化合物与MXene的质量比为（1～30）:1，含稀土元素的化合物与MXene的质量比为（0.1～10）:1；该复合吸波材料制备方法如下：
步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，得到层状MXene粉末；刻蚀完成后对其进行洗涤和干燥，洗涤用去离子水洗涤至中性，并依次进行搅拌、超声和离心，搅拌时间为1～3h，超声在氮气保护下进行，超声时间为1～3h，离心转速为3000～4000r/m，离心时间为0.5～2h；
步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物在混合溶剂中混合；
步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，冷冻干燥得到复合吸波材料。
2.根据权利要求1所述的复合吸波材料，其特征在于，所述含稀土元素的化合物选自含稀土元素的硫酸盐、碳酸盐、硝酸盐和盐酸盐中的一种或几种；稀土元素选自镧、铈、铕、钐、钆、钕、镝、钇和铒中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的复合吸波材料，其特征在于，含磁性元素的化合物选自含磁性元素的无机盐、草酸盐和醋酸盐中的一种或几种；所述磁性元素选自铁、钴、镍和硼中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的复合吸波材料，其特征在于，所述复合吸波材料的吸波带宽为2～5GHz，反射损耗为-40～-50dB。
5.一种掺杂稀土元素的磁性粒子负载于MXene的复合吸波材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1、将MAX相加入到刻蚀剂中进行刻蚀，冷冻干燥得到层状MXene粉末；刻蚀完成后对其进行洗涤和干燥，洗涤用去离子水洗涤至中性，并依次进行搅拌、超声和离心，搅拌时间为1～3h，超声在氮气保护下进行，超声时间为1～3h，离心转速为3000～4000r/m，离心时间为0.5～2h；
步骤2、MXene与含磁性元素的化合物、含稀土元素的化合物在混合溶剂中混合；其中，含磁性元素的化合物与MXene的质量比为（1～30）:1，含稀土元素的化合物与MXene的质量比为（0.1～10）:1；
步骤3、向混合物中加入还原剂然后升温进行反应，冷冻干燥得到复合吸波材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，刻蚀剂选自HF、NH4HF2或LiF/HCl复合溶剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，刻蚀剂为LiF/HCl复合溶剂；MAX相和LiF的质量比为1：(0.1～5)。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，磁性元素选自铁、钴、镍和硼中的一种或几种；稀土元素选自镧、铈、铕、钐、钆、钕、镝、钇和铒中的一种或几种。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述还原剂为水合肼、硼氢化钠、氯化亚锡、Pb/C或硼氢化钾，还原剂和MXene的质量比为(10～140)：1。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，所述反应温度为50～100℃，反应时间为0.5～5h。
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