層間和缺陷工程顯著影響 Ti3C2Tx MXene 的電導率和電磁干擾 (EMI) 屏蔽。先前的研究優先考慮插層劑的尺寸而不是其與化學親和力的協同作用，從而限制了插層機制的闡明和層間間距 (d 間距) 的精確控制。在此，我們使用一系列不同尺寸和化學親和力的胺分子作為插層劑和交聯劑，合成了具有可調 d 間距和缺陷密度的 MXene 氣凝膠。特別是，對苯二胺 (PPD) 的插入將 MXene 的 d 間距從 0.960 增加到 1.642 納米。同時，增加的 d 間距有助于增加 Ti-Ti 層內的缺陷密度。因此，PPD@MXene 氣凝膠表現出降低的表面電場強度和增加的內部極化損耗，從而導致以吸收為主的 EMI 屏蔽。吸收率達到0.92，遠超已報道的屏蔽材料，屏蔽效能達到50.4 dB。該研究為層間工程MXene屏蔽材料的研發提供了理論基礎和初步指導。
圖 1. MXene 氣凝膠的制備。(a) 制造過程，(b) SEM 和映射圖像，(c) DFT 計算建模 (PPD@MXene)，(d) 結合能和偶極矩，(e) 分子間能量與總能量之比，其中總能量顯示在插圖中，(f) MXene 氣凝膠的 EPR 光譜。
圖 2. MXene 氣凝膠的結構表征。(a) XRD 圖案、(b) 拉曼光譜、(c) 高分辨率 Ti 2p XPS 測量、(d) FTIR 光譜、以及 (e) MXene 氣凝膠的 N2 吸附曲線和 SBET。
圖3. MXene 氣凝膠的 d 間距。 (a) d 間距值；(b) 本研究中產生的 MXene d 間距與文獻中報道的比較，參考文獻見表 S4；(c) TEM 圖像和 (d) STEM 圖像 (PPD@MXene) 和 (e) MXenes 與不同胺插層的示意圖。
圖 4. MXene 氣凝膠的 EMI 屏蔽性能。 (a) EIS 曲線，(b) EMI SET 與頻率，(c) EMI SE 值和吸收率 (PPD@MXene)，(d) SET、SEA 和 SER，(e) 反射 EMW 與總 EMW 之比，(f) 吸收率與 EMI SET，(g) EMI 屏蔽機制示意圖，(h) MXene 氣凝膠與文獻中的屏蔽材料的比較，參考編號見表 S6。
圖 5. MXene 氣凝膠電學性能的模擬。(a) MXene 氣凝膠的 DOS 和 (b) ELF 以及 (c) 沿氣凝膠厚度方向的電場分布。
相關科研成果由西北大學Dan Zeng, Daidi Fan河南省科學院Biao Zhao等人于2025年發表在ACS Nano上。原文：Intercalation-Induced Interlayer and Defect Engineering in Ti3C2Tx MXene for Ultralow-Reflection Electromagnetic Interference Shielding
原文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsnano.4c15343
轉自《石墨烯研究》公眾號
