成果简介
本文，四川大学夏和生 教授团队在《Ind. Eng. Chem. Res》期刊发表名为“Nitrogen-Doped Graphene@Co/C Composite Aerogel Microspheres for Highly Efficient Electromagnetic Wave Absorption”的论文，研究以高强度石墨烯基气凝胶微球为模板，生长金属有机框架ZIF-67，并进一步热解混合物，得到磁性氮掺杂石墨烯@Co/C复合气凝胶微球（N-rGOAMs@Co/C）。
形貌观察表明，N-rGOAMs@Co/C 是具有三维网络结构的微米级气凝胶微球，微球内壁负载了许多具有粗糙凹面结构的多孔磁性 Co/C 纳米颗粒。通过调节 ZIF-67 前驱体的用量，可以控制 N-rGOAMs@Co/C 的形状和结构，使吸收体与空气之间的阻抗和电磁参数相匹配，从而精确调节电磁波（EMW）吸收性能。由于具有分层多孔结构和掺氮钴碳混合成分，N-rGOAMs@Co/C 表现出很强很宽的微波吸收效果。当 N-rGOAMs@Co/C-0.45 微球在石蜡基体中的负载量仅为 3.8 wt % 时，厚度为 2.3 mm 时的最小反射损耗（RLmin）值高达 -63.4 dB，厚度为 2.1 mm 时的最大有效吸收带宽值高达 4.5 GHz（10.0-14.5 GHz）。这项工作为制备轻质高效电磁波吸收体提供了一种简单高效的方法，在雷达隐身防护领域具有广阔的应用前景。
图文导读
图1. N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球的制造过程示意图。
图2、(a,b) rGCAMs、(c,d) rGCAMs@ZIF67-0.18、(e,f) rGCAMs@ZIF67-0.45 和 (g,h) rGCAMs@ZIF67-0.9 的扫描电镜。
图3. 不同放大倍数下 (a1-a3) N-rGOAMs@Co/C-0.18、(b1-b3) N-rGOAMs@Co/C-0.45 和 (c1-c3) N-rGOAMs@Co/C-0.9 的扫描电镜图像；(d1,d2) N-rGOAMs@Co/C-0.45的TEM图像；(d3) Co/C of N-rGOAMs@Co/C-0.45复合气凝胶微球的 HRTEM 图像.
图4：N-rGOAMs@Co/C 复合微球的 (a) XRD、(b) 拉曼、(c) 磁滞回线、(d) N2 吸附-解吸等温线和 (e) 孔径分布。N-rGOAMs@Co/C-0.45 复合气凝胶微球的 (f) 宽扫描、(g) C 1s、(h) N 1s 和 (i) Co2p 的 XPS 光谱。
图5. N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球的(a)ε′、(b)ε″、(c)μ′、(d)μ″、(e)tan δe和(f)tan δm的频率依赖性；填料负载率为 3.8 wt % 的 (g,j) N-rGOAMs@Co/C-0.18、(h,k) N-rGOAMs@Co/C-0.45 和 (i,l) N-rGOAMs@Co/C-0.9 复合气凝胶微球的二维和三维 RL 曲线。
图6：（a）N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球的衰减常数；（b）N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球的阻抗匹配（d = 2. 3 mm）；（c）N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球的 Cole-Cole 半圆（ε″ 与 ε′）曲线；（d）N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球 C0 的频率依赖性；以及（e）复合气凝胶微球的电磁波吸收机制。
小结
通过静电喷涂、原位生长和高温热解，成功合成了磁性 N-rGOAMs@Co/C 复合气凝胶微球。通过调节 ZIF-67 前驱体的用量，可以定制磁性复合微球的形貌和结构。N-rGOAMs@Co/C-0.45 复合微球在石蜡基体中的负载量仅为 3.8 wt %，厚度为 2.3 mm 时的 RLmin 值高达 -63.4 dB，厚度为 2.1 mm 时的 EAB 值高达 4.5 GHz (10.0-14.5 GHz)。三维互连多孔结构使微球具有出色的阻抗匹配和多界面反射性能。掺氮碳结构、rGO 和磁性 Co 粒子的结合增强了介电损耗和磁损耗，从而使微球即使在气凝胶微球的极低负载下也具有出色的电磁波吸收性能。该复合微球的制备方法既方便又高效，在雷达隐身防护领域具有广阔的应用前景。
文献：https://doi.org/10.1021/acs.iecr.4c01899
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