CN115701463A - 一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用，涉及电磁微波吸收与屏蔽领域。本发明先通过在棉布表面包覆数层表面含有大量含氧官能团的二维层状MXene，为进一步水热生长CoNi双金属氢氧化物纳米片提供活性位点。所述的双金属氢氧化物纳米片均匀的生长在一维核壳结构MXene@CF表面。随后在三聚氰胺作为碳源和氮源下，通过化学气相沉积的方法外延生长细长的多壁碳纳米管。这种外延的细长的碳纳米管更加容易在三维空间形成电子的传输路径，为外加电磁场作用下产生的感生电流提供网络。并且大量的异质界面提供界面极化损耗来消耗电磁微波，在薄厚度下材料具有较低的反射损耗和较宽的有效吸收带宽。
Description
技术领域
本发明涉及纳米复合材料电磁微波吸收与屏蔽领域，具体涉及一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
随着5G时代的到来，大功率的设备的普及，给人们带来便捷的同时，所产生的电磁污染严重威胁人们的正常生活，在这样的情况下，解决电磁污染问题变得迫不及待。发展高效电磁微波吸收材料是一种有效的解决电磁波问题的方式，主要依靠自身对电磁波的吸收，将电磁微波转化为热能以及其它形式的能量，而对于电磁屏蔽材料，主要是依靠材料自身的高的电导率使得电磁波在材料表面发生反射，避免电磁微波透过吸收体，进而损耗电子仪器设备。
电磁微波吸收材料主要是依靠自身对电磁波产生的感生电流的衰减提供传导损耗，以及部分区域存在界面极化和偶极极化增强极化损耗能力。还有在外加电磁场的作用下，铁磁共振产生的磁损耗来转化电磁微波。发展一种轻质、高效的电磁微波吸收材料，目前研究热点在碳基材料。在低的填料含量下，可以满足较低的反射损耗以及宽的有效吸收带宽。电磁屏蔽材料主要依靠高的电导率造成阻抗匹配差，使得电磁波在屏蔽体表面发生反射。电磁屏蔽的总效果值等于有效反射值与有效吸收值的叠加。在电磁屏蔽中，对电磁波的吸收在部分材料中占主要地位，这主要是由于移动载流子、电偶极子以及磁偶极子和内部界面的多级反射和散射对电磁波损耗。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明设计并提供一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用，解决了目前电磁微波吸收材料吸收性能和屏蔽性能兼容的技术问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术路线予以实现：
一种多级结构构筑的复合材料，所述的多级结构构筑的复合材料为MWCNTs-MXene@CF, 包括：
二维层状化合物MXene纳米片均匀的包覆在棉布CF表面，形成独特的核壳结构，所述CoNi双金属氢氧化物纳米片原位生在MXene@CF表面，所述由双金属氢氧化物催化外延生长的多壁碳纳米管垂直与MXene面，在三维空间形成电子传导路径，并且形成的CoNi合金作为催化源，催化多壁碳纳米管的生长，并且合金纳米颗粒被包裹在多壁碳纳米管的顶端。
优选的，二维层状化合物MXene纳米片均匀的包覆在棉布CF表面。
优选的，所述多壁碳纳米管的直径为10-50nm。
一种多级结构构筑的复合材材料的制备方法，包括：
S1、棉布清洗；
S2、制备少数层Ti3C2TX MXene：将原材料Ti3AlC2 加入HCl/LiF 溶液中，刻蚀后超声获得少数层MXene溶液；
S3、将清洗后棉布基底放入步骤S2中制备的少数层MXene溶液中浸泡，并进行真空干燥处理，重复浸泡烘干过程，真空保存备用；
S4、制备CoNi-LDH-MXene@CF：将上述步骤S3制备得到的MXene@CF置于含有 Co(NO3)2⋅6H2O、Ni(NO3)2⋅6H2O和六亚甲基四胺的混合溶液中，搅拌均匀后在反应釜中反应，待反应釜冷却到室温后，产物用水洗涤，真空干燥；
S5、将步骤S4中制备的 CoNi-LDH-MXene@CF表面覆盖三聚氰胺，在N2气的保护下进行热解催化，待温度冷却到室温下得到多级异质结构复合材料MWNCNTs-MXene@CF。
优选的，所述步骤S2中氢氟酸混合溶液由将0.5~2.5g LiF加入10~50ml的6~12MHCl溶液制备得到；原材料Ti3AlC2加入氢氟酸溶液中控制反应温度为25~55℃，连续搅拌时间为6~72h；离心水洗至pH约为4~7，超声时间为30~120min；所述少数层MXene浓度为0.5-5mg/ml。
优选的，所述步骤S3的浸泡次数为2-10次。
优选的，所述步骤S3中真空干燥温度为50-70℃。
优选的，所述步骤S4中Co(NO3)2⋅6H2O的浓度为2-8 mM。
优选的，所述步骤S4中Ni(NO3)2⋅6H2O的浓度为4-12 mM, 六亚甲基四胺浓度为4-16mM，反应温度为50-100℃，反应时间为3-12h。
优选的，所述步骤S5三聚氰胺浓度为0-20mM, 所述S5中的热解催化温度为600℃-1000℃，反应时间为30-240min。
优选的，所述步骤S1具体包括：
将裁剪后的棉布一次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中，依次超声清洗10-40min，最后放置于10vol% 乙醇溶液中保存。
一种电磁微波吸收与屏蔽的应用，将如上任一项多级结构构筑的复合材料或者如上任一项所述制备的方法制备得到的一维核壳结构外延生长的MWCNTs复合材料应用于电磁微波吸收与屏蔽。
（三）有益效果
本发明提供了一种多级结构构筑的复合材料及其制备方法和应用，与现有技术相比，具备以下有效效果：
本发明的多级结构构筑的复合材料，首先通过在棉布上自组装数层少数层的MXene提供均匀的活性位点，随后通过水热反应在一维核壳结构上原位垂直生长CoNi双金属氢氧化物，在外加碳源和氮源下进一步通过异质外延的方法催化生长多壁碳纳米管，这种外延的多壁碳纳米管，极大可能的将复合材料连接起来形成三维骨架。大量的异质界面产生界面极化损耗增强对电磁微波吸收的能力。并且形成的三维网络结构，有利于电磁波在复合材料中发生多次反射和散射。电磁屏蔽的总效果值等于有效反射值与有效吸收值的叠加。在电磁屏蔽中，对电磁波的吸收在部分材料中占主要地位，这主要是由于移动载流子、电偶极子以及磁偶极子和内部界面的多级反射和散射对电磁波损耗。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实例提供的扫描电镜图片(SEM)；
图2为本发明实例提供的透射电镜图片(TEM)；
图3为本发明实例提供的一种多级结构构筑的复合材料的制备方法流程图;
图4为本发明实例提供的多级结构构筑的复合材料电磁屏蔽性能图；
图5为本发明实例提供的多级结构构筑的复合材料最小反射损耗图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
本发明的多级结构构筑的复合材料，首先通过在棉布上自组装数层少数层的MXene提供均匀的活性位点，随后通过水热反应在一维核壳结构上原位垂直生长CoNi双金属氢氧化物，在外加碳源和氮源下进一步通过异质外延的方法催化生长多壁碳纳米管，这种外延的多壁碳纳米管，极大可能的将复合材料连接起来形成三维骨架。大量的异质界面产生界面极化损耗增强对电磁微波吸收的能力。并且形成的三维网络结构，有利于电磁波在复合材料中发生多次反射和散射。电磁屏蔽的总效果值等于有效反射值与有效吸收值的叠加。在电磁屏蔽中，对电磁波的吸收在部分材料中占主要地位，这主要是由于移动载流子、电偶极子以及磁偶极子和内部界面的多级反射和散射对电磁波损耗。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
第一方面，如图1~2所示，本发明实施例提供一种多级异质结构复合材料，所述多级异质结构复合材料为MWCNTs-MXene@CF。
二维层状化合物MXene纳米片均匀的包覆在棉布CF表面，形成独特的核壳结构，所述CoNi双金属氢氧化物纳米片原位生在MXene@CF表面，所述由双金属氢氧化物催化外延生长的多壁碳纳米管垂直与MXene面，在三维空间形成电子传导路径。
第二方面，如图3所示，本发明实施例提供一种多级异质结构复合材料的制备方法，包括：
S1、棉布清洗；
S2、制备少数层Ti3C2TX MXene：将原材料Ti3AlC2 加入HCl/LiF 溶液中，刻蚀后超声获得少数层MXene溶液；
S3、将清洗后棉布基底放入步骤S2中制备的少数层MXene溶液中浸泡，并进行真空干燥处理，重复浸泡烘干过程，真空保存备用；
S4、制备CoNi-LDH-MXene@CF：将上述步骤S3制备得到的MXene@CF置于含有 Co(NO3)2⋅6H2O、Ni(NO3)2⋅6H2O和六亚甲基四胺的混合溶液中，搅拌均匀后在反应釜中反应，待反应釜冷却到室温后，产物用水洗涤，真空干燥；
S5、将步骤S4中制备的 CoNi-LDH-MXene@CF表面覆盖三聚氰胺，在N2气的保护下进行热解催化，待温度冷却到室温下得到多级异质结构复合材料MWNCNTs-MXene@CF。
第三方面，本发明实施例提供了一种多级结构构筑的复合材料的应用，将如上任一项所述多级异质结构复合材料或如上任一项所述制备方法制备得到的多级异质结构复合材料应用于电磁微波吸收和屏蔽。
本发明的多级结构构筑的复合材料，首先通过在棉布上自组装数层少数层的MXene提供均匀的活性位点，随后通过水热反应在一维核壳结构上原位垂直生长CoNi双金属氢氧化物，在外加碳源和氮源下进一步通过异质外延的方法催化生长多壁碳纳米管，这种外延的多壁碳纳米管，极大可能的将复合材料连接起来形成三维骨架。大量的异质界面产生界面极化损耗增强对电磁微波吸收的能力。并且形成的三维网络结构，有利于电磁波在复合材料中发生多次反射和散射。电磁屏蔽的总效果值等于有效反射值与有效吸收值的叠加。在电磁屏蔽中，对电磁波的吸收在部分材料中占主要地位，这主要是由于移动载流子、电偶极子以及磁偶极子和内部界面的多级反射和散射对电磁波损耗。
下面通过具体的实施例进行详细的说明。
实施例1：
S1、清洗棉布基底：
将(2cm×3cm)大小的棉布依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中，依次各超声20~30 min，以除去其表面的杂质和有机物；
S2、通过对Ti3AlC2粉末选择性蚀刻Al层制备了少层MXene纳米片，将0.5g Ti3AlC2粉末加入含有氢氟酸（HF）溶液的聚四氟乙烯容器中，控制反应温度为40℃连续搅拌36h后，反复洗涤，用去离子水离心多次，直至上清液pH值达到6~7。冰浴氮气气流下，超声作用1h得到少层MXene纳米片溶液，然后以3500rpm离心1h得到均匀的少层Ti3C2TX悬浮液(~ 2mg/ml)。所述氢氟酸溶液由将1g LiF加入20ml的9M HCl溶液制备得到；
S3、将清洗后未干的棉布基底放入含有步骤S2中制备的少数层MXene水溶液的培养皿中浸泡5分钟，并放入真空干燥箱中进行70℃下真空干燥处理，重复浸泡烘干过程8次得到MXene@CF，真空保存备用；
S4、将步骤S3中制备的MXene@CF放入50mL（15.5ml 乙醇和37.5ml 去离子水中）含有4mM Co(NO3)2⋅6H2O，8 mM Ni(NO3)2⋅6H2O 以及9mM六亚甲基四胺溶液中后，水热6h，温度为90℃，用去离子水清洗数次，在60℃下真空干燥12h，待冷却后备用，即得到垂直生长在MXene表面上CoNi-LDH@MXene@CF样品；
S5、将步骤S4中制备的CoNi-LDH@MXene@CF滴加10mM三聚氰胺乙醇溶液，在60℃真空干燥后放入管式炉中，在氮气保护下，800℃下保温两个小时进行热解催化，升温和降温速率为3℃/min，待温度冷却到室温下得到多级结构构筑的复合材料MWCNTs@MXene@CF；
S6、本实例中将0.2g多级结构构筑的复合材料在0.8g PVDF溶液中均匀分散后，经过一步90℃固化后以及200℃热压成22.86mmx10.1mmx1.5mm的长方体，测试其电磁屏蔽性能。
实施例2：
S1、清洗棉布基底：
将(2cm×3cm)大小的棉布依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中，依次各超声20~30 min，以除去其表面的杂质和有机物；
S2、通过对Ti3AlC2粉末选择性蚀刻Al层制备了少层MXene纳米片，将0.5g Ti3AlC2粉末加入含有氢氟酸（HF）溶液的聚四氟乙烯容器中，控制反应温度为40℃连续搅拌36h后，反复洗涤，用去离子水离心多次，直至上清液PH值达到6~7。冰浴氮气气流下，超声作用1h得到少层MXene纳米片溶液，然后以3500rpm离心1h得到均匀的少层Ti3C2TX悬浮液(~ 2mg/ml)。所述氢氟酸溶液由将1g LiF加入20ml的9M HCl溶液制备得到；
S3、将清洗后未干的棉布基底放入含有步骤S2中制备的少数层MXene水溶液的培养皿中浸泡5分钟，并放入真空干燥箱中进行70℃下真空干燥处理，重复浸泡烘干过程8次得到MXene@CF，真空保存备用；
S4、将步骤S3中制备的MXene@CF放入50mL（15.5ml 乙醇和37.5ml 去离子水中）含有4mM Co(NO3)2⋅6H2O，8Mm Ni(NO3)2⋅6H2O 以及9mM六亚甲基四胺溶液中后，水热6h，温度为90℃，用去离子水清洗数次，在60℃下真空干燥12h，待冷却后备用，即得到垂直生长在MXene表面上CoNi-LDH@MXene@CF样品；
S5、将步骤S4中制备的CoNi-LDH@MXene@CF滴加10mM三聚氰胺乙醇溶液，在60℃真空干燥后放入管式炉中，在氮气保护下，800℃下保温两个小时进行热解催化，升温和降温速率为3℃/min，待温度冷却到室温下得到多级结构构筑的复合材料MWCNTs@MXene@CF；
S6、本实例中将0.3g多级结构构筑的复合材料在0.7g PVDF溶液中均匀分散后，经过一步90℃固化后以及200℃热压成22.86mmx10.1mmx1.5mm的长方体，测试其电磁屏蔽性能。
实施例3：
S1、清洗棉布基底：
将(2cm×3cm)大小的棉布依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中，依次各超声20~30 min，以除去其表面的杂质和有机物；
S2、通过对Ti3AlC2粉末选择性蚀刻Al层制备了少层MXene纳米片，将0.5g Ti3AlC2粉末加入含有氢氟酸（HF）溶液的聚四氟乙烯容器中，控制反应温度为40℃连续搅拌36h后，反复洗涤，用去离子水离心多次，直至上清液PH值达到6~7。冰浴氮气气流下，超声作用1h得到少层MXene纳米片溶液，然后以3500rpm离心1h得到均匀的少层Ti3C2TX悬浮液(~ 2mg/ml)。所述氢氟酸溶液由将1g LiF加入20ml的9M HCl溶液制备得到；
S3、将清洗后未干的棉布基底放入含有步骤S2中制备的少数层MXene水溶液的培养皿中浸泡5分钟，并放入真空干燥箱中进行70℃下真空干燥处理，重复浸泡烘干过程8次得到MXene@CF，真空保存备用；
S4、将步骤S3中制备的MXene@CF放入50mL（15.5ml 乙醇和37.5ml 去离子水中）含有4mM Co(NO3)2⋅6H2O，8Mm Ni(NO3)2⋅6H2O 以及9mM六亚甲基四胺溶液中后，水热6h，温度为90℃，用去离子水清洗数次，在70℃下真空干燥12h，待冷却后备用，即得到垂直生长在MXene表面上CoNi-LDH@MXene@CF样品；
S5、将步骤S4中制备的CoNi-LDH@MXene@CF滴加10mM三聚氰胺乙醇溶液，在60℃真空干燥后放入管式炉中，在氮气保护下，800℃下保温两个小时进行热解催化，升温和降温速率为3℃/min，待温度冷却到室温下得到多级结构构筑的复合材料MWCNTs@MXene@CF；
S6、本实例中将0.4g多级结构构筑的复合材料在0.6g PVDF溶液中均匀分散后，经过一步90℃固化后以及200℃热压成22.86mmx10.1mmx1.5mm的长方体，测试其电磁屏蔽性能。
实施例4：
S1、清洗棉布基底：
将(2cm×3cm)大小的棉布依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中，依次各超声20~30 min，以除去其表面的杂质和有机物；
S2、通过对Ti3AlC2粉末选择性蚀刻Al层制备了少层MXene纳米片，将0.5g Ti3AlC2粉末加入含有氢氟酸（HF）溶液的聚四氟乙烯容器中，控制反应温度为40℃连续搅拌36h后，反复洗涤，用去离子水离心多次，直至上清液PH值达到6~7。冰浴氮气气流下，超声作用1h得到少层MXene纳米片溶液，然后以3500rpm离心1h得到均匀的少层Ti3C2TX悬浮液(~ 2mg/ml)。所述氢氟酸溶液由将1g LiF加入20ml的9M HCl溶液制备得到；
S3、将清洗后未干的棉布基底放入含有步骤S2中制备的少数层MXene水溶液的培养皿中浸泡5分钟，并放入真空干燥箱中进行70℃下真空干燥处理，重复浸泡烘干过程8次得到MXene@CF，真空保存备用；
S4、将步骤S3中制备的MXene@CF放入50mL（15.5ml 乙醇和37.5ml 去离子水中）含有4mM Co(NO3)2⋅6H2O，8 mM Ni(NO3)2⋅6H2O 以及9mM六亚甲基四胺溶液中后，水热6h，温度为90℃，用去离子水清洗数次，在70℃下真空干燥12h，待冷却后备用，即得到垂直生长在MXene表面上CoNi-LDH@MXene@CF样品；
S5、将步骤S4中制备的CoNi-LDH@MXene@CF滴加10mM三聚氰胺乙醇溶液，在60℃真空干燥后放入管式炉中，在氮气保护下，800℃下保温两个小时进行热解催化，升温和降温速率为3℃/min，待温度冷却到室温下得到多级结构构筑的复合材料MWCNTs@MXene@CF；
S6、本实例中将0.5g多级结构构筑的复合材料在0.5g PVDF溶液中均匀分散后，经过一步90℃固化后以及200℃热压成22.86mmx10.1mmx1.5mm的长方体，测试其电磁屏蔽性能。
实施例5：
S1、清洗棉布基底：
将(2cm×3cm)大小的棉布依次放入丙酮、无水乙醇和去离子水中，依次各超声20~30 min，以除去其表面的杂质和有机物；
S2、通过对Ti3AlC2粉末选择性蚀刻Al层制备了少层MXene纳米片，将0.5g Ti3AlC2粉末加入含有氢氟酸（HF）溶液的聚四氟乙烯容器中，控制反应温度为40℃连续搅拌36h后，反复洗涤，用去离子水离心多次，直至上清液PH值达到6~7。冰浴氮气气流下，超声作用1h得到少层MXene纳米片溶液，然后以3500rpm离心1h得到均匀的少层Ti3C2TX悬浮液(~ 2mg/ml)。所述氢氟酸溶液由将1g LiF加入20ml的9M HCl溶液制备得到；
S3、将清洗后未干的棉布基底放入含有步骤S2中制备的少数层MXene水溶液的培养皿中浸泡5分钟，并放入真空干燥箱中进行70℃下真空干燥处理，重复浸泡烘干过程8次得到MXene@CF，真空保存备用；
S4、将步骤S3中制备的MXene@CF放入50mL（15.5ml 乙醇和37.5ml 去离子水中）含有4mM Co(NO3)2⋅6H2O，8Mm Ni(NO3)2⋅6H2O 以及9mM六亚甲基四胺溶液中后，水热6h，温度为90℃，用去离子水清洗数次，在70℃下真空干燥12h，待冷却后备用，即得到垂直生长在MXene表面上CoNi-LDH@MXene@CF样品；
S5、将步骤S4中制备的CoNi-LDH@MXene@CF滴加10mM三聚氰胺乙醇溶液，在60℃真空干燥后放入管式炉中，在氮气保护下，800℃下保温两个小时进行热解催化，升温和降温速率为3℃/min，待温度冷却到室温下得到多级结构构筑的复合材料MWCNTs@MXene@CF；
S6、本实例中以15wt%的复合材料填充在石蜡基质中，测试电磁微波吸收性能。
如图5所示，复合材料具有较好电磁微波吸收性能。在2.5mm处，最小反射损耗达到-55dB。
图1（a）（b）为MWCNTs-MXene@CF多级结构构筑的复合材料扫描电镜图。
图2（a）、（b）分别为MWCNTs-MXene@CF复合材料 TEM图以及高分辨透射图。
本发明实施例中电磁参数使用矢量网络分析仪获得。
图4为多级结构复合材料在1.5mm下，实施例1至实施例4电磁屏蔽性能。随着填料含量的上升，电磁屏蔽性逐渐增加，在填料含量为50wt%时，屏蔽性能达到35dB，此时对应的EMI SEA 为30dB, 表明在高的填料含量下，电磁波被屏蔽体大量吸收，此时屏蔽性能主要来自对电磁得吸收。这主要归因于形成的导电网络对产生的感应电流的损耗以及界面极化产生的极化损耗增强了对电磁波的损耗。图5为在低的填料含量下，2.5mm出达到最大的反射损耗-55dB。
首先通过在棉布上自组装数层少数层的MXene提供均匀的活性位点，随后通过水热反应在一维核壳结构上原位垂直生长CoNi双金属氢氧化物，在外加碳源和氮源下进一步通过异质外延的方法催化生长多壁碳纳米管，这种外延的多壁碳纳米管，极大可能的将复合材料连接起来形成三维骨架。大量的异质界面产生界面极化损耗增强对电磁微波吸收的能力。并且形成的三维网络结构，有利于电磁波在复合材料中发生多次反射和散射。
其次本发明实施例采用自组装和化学气相沉积的方式制备出电磁微波吸收与屏蔽多级结构构筑的复合材料，表现出低的反射损耗以及宽的有效吸收带宽，以及在X-band优异的电磁屏蔽性能。
最后，本发明实施例以棉布为基底、通过自组装和化学气相沉积的方式合成出多级结构构筑的复合材料，本方法使用的原料、设备和工艺过程简单，成本低廉、操作简单安全、成本低，无毒无害、清洁环保，有利于规模化生产。
综上所述，与现有技术相比，具备以下有益效果：
本发明的多级结构构筑的复合材料，首先通过在棉布上自组装数层少数层的MXene提供均匀的活性位点，随后通过水热反应在一维核壳结构上原位垂直生长CoNi双金属氢氧化物，在外加碳源和氮源下进一步通过异质外延的方法催化生长多壁碳纳米管，这种外延的多壁碳纳米管，极大可能的将复合材料连接起来形成三维骨架。大量的异质界面产生界面极化损耗增强对电磁微波吸收的能力。并且形成的三维网络结构，有利于电磁波在复合材料中发生多次反射和散射。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种多级结构构筑的复合材料，其特征在与，所述的电磁微波吸收与屏蔽复合材料为MWCNTs-MXene@CF, 包括：
二维层状化合物MXene纳米片均匀的包覆在棉布CF表面，形成独特的核壳结构，所述CoNi双金属氢氧化物纳米片原位生在MXene@CF表面，所述由双金属氢氧化物催化外延生长的多壁碳纳米管垂直于MXene面，在三维空间形成电子传导路径。
2.如权利要求1所述多级结构构筑的复合材料，其特征在于，所述的CoNi双金属氢氧化物均匀且垂直的包覆在MXene最外层。
3.如权利要求1所述多级结构构筑的复合材料，其特征在于，所述多壁碳纳米管MWCNTs直径在10-50 nm。
4.如权利要求1~3任一所述柔性核壳异质结构正极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、棉布清洗；
S2、制备少数层Ti3C2TX MXene：将原材料Ti3AlC2 加入HCl/LiF 溶液中，刻蚀后超声获得少数层MXene溶液；
S3、将清洗后棉布基底放入步骤S2中制备的少数层MXene溶液中浸泡，并进行真空干燥处理，重复浸泡烘干过程，真空保存备用；
S4、制备CoNi-LDH-MXene@CF：将上述步骤S3制备得到的MXene@CF置于含有 Co(NO3)2⋅6H2O、Ni(NO3)2⋅6H2O和六亚甲基四胺的混合溶液中，搅拌均匀后在反应釜中反应，待反应釜冷却到室温后，产物用水洗涤，真空干燥；
S5、将步骤S4中制备的 CoNi-LDH-MXene@CF表面覆盖三聚氰胺，在N2气的保护下进行热解催化，待温度冷却到室温下得到多级异质结构复合材料MWNCNTs-MXene@CF。
5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中氢氟酸混合溶液由将0.5~2.5g LiF加入10~50ml 6~12M HCl溶液制备得到；
和/或所述步骤S2中将原材料Ti3AlC2加入氢氟酸溶液中控制反应温度为25~55℃，连续搅拌时间为6~72h；离心水洗至pH约为4~7，超声时间为30~120min；所述少数层MXene浓度为0.5-5mg/ml。
6.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3浸泡次数为2-10次；
和/或所述步骤S3中真空干燥温度为50~70℃。
7.如权利要求4所述制备方法，其特征在于，所述步骤S4中Co(NO3)2⋅6H2O的浓度为2-8mM，Ni(NO3)2⋅6H2O的浓度为4-12 mM, 六亚甲基四胺浓度为4-16mM，所述反应温度为50-100℃，反应时间为3-12h。
8.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5三聚氰胺浓度为0-20mM, 所述S5中的热解催化温度为600℃-1000℃，反应时间为30-240min。
9.如权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
将裁剪后的棉布依次放入丙酮、乙醇、去离子水中分别超声10-40min，最后放置于10vol% 乙醇的溶液中保存。
10.一种电磁微波吸收与屏蔽的应用，其特征在于，将如权利要求1~3任一项所述多级结构构筑的复合材料或如权利要求4~9任一项所述制备方法制备得到的多级结构构筑的复合材料应用于电磁微波吸收与屏蔽领域。
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