单金属MOF衍生多孔碳微波吸收性能研究进展

现阶段,电子仪器和设备受到空前关注,但是电磁波污染问题也随之加剧,电磁吸波材料可以保护人体和仪器设备免受其干扰,而且对于军用设备的隐身也会起到重要的作用。金属有机框架(MOFs）是一种三维多孔结构,其合成方法简单,尺寸形貌和孔径大小可控,形状结构稳定。其衍生的多孔碳材料因具有较强的导电性和较大的比表面积等优点使其成为热门的应用材料。在微波吸收领域,MOF 衍生多孔碳材料也展现出巨大潜力。文中从 MOF 的中心金属出发,对单金属 MOF 衍生多孔碳材料的研究现状和吸波原理进行了介绍,详细总结了其在微波吸收领域的研究进展,并综合上述进展分析了单金属 MOF 衍生多孔碳做吸波材料存在的问题 最后对其未来发展方向做出了展望和预测     

生物质碳与MOF功能复合材料的应用研究新进展

生物质碳具有独特的多孔结构,含有氧、氮和其他元素,具有较多的活性位点且价廉易 得。而金属-有机骨架材料（MOF）也是一类多孔材料,具有丰富多样的形貌、高比表面积、化学可 调控性和结构稳定性。通过原位生长工艺和煅烧处理,结合水热反应,可制备生物质碳与MOF功 能复合材料。生物质碳与MOF功能复合材料比单独的生物质碳或MOF具有更大的比表面积和更 多的活性位点,表现出许多优异的特性。本文重点介绍生物质碳与MOF复合材料在吸附剂、催化 剂、电化学传感器、超级电容器、吸波材料和太阳能蒸发器等领域的最新应用研究进展,同时对该 类复合材料未来的发展前景进行了展望。     

MOF衍生电磁波吸收材料的设计原则:综述与展望

目前,因为灵活的组分和结构操纵,金属-有机框架（MOF）衍生的纳微结构正被积极探索以增强介电和磁衰减并用于电磁波吸收。然而,MOF衍生微波吸收材料的基本设计原则尚未总结。本综述致力于从以下角度分析MOF衍生微波吸收材料的设计原理:不同的单体（MOF的配体和离子）、拓扑结构、化学状态和物理性质,还全面总结了有关电磁波吸收机制和结构–功能依赖性的衍生基本信息。最后,对这一前景广阔的领域中产业革命升级的挑战和前景提出了清晰的见解。     

原位生长NiCo双金属增强多孔秸秆衍生生物碳复合材料的微波吸收性能

目前,人们对电磁污染的保护意识逐渐增强,并且具有可再生性和环境友好性的吸收材料也引起人们的广泛关注。在这项工作中,通过高温碳化和水热反应的方法,我们成功制备了由秸秆衍生的生物碳与双金属NiCo组成的复合材料。通过改变镍钴合金的含量可以改变多孔生物碳/镍钴合金复合材料的电磁参数,改善其微波吸收性能。另外,其微波吸收性能的提高主要归功于电磁特性的协同效应,其中包括介电损耗（界面极化、偶极子极化）和磁损耗。值得注意的是,生物碳/NiCo复合材料的最小反射损耗值在2.2 mm厚度下可达?27.0 dB,对应的吸收带宽(RL≤?10 dB)可达4.4 GHz (11.7~16.1 GHz)。这些结果表明,多孔生物碳/镍钴复合材料具有密度低、重量轻、导电性好、吸收能力强、阻抗匹配良好等特点,因此,这种复合材料可以作为新一代的吸波材料。     

基于等离子体超材料局部场调控特性的低频吸波材料设计方法

实现低频段雷达波的高性能吸收,通常需要增大磁性吸波材料(MAs)的厚度,这无疑会增加吸波材料的重量,制约实际应用潜能。对此,本文我们提出了基于等离子体超材料(PM)调控传统磁性吸波材料内部磁场的方法,利用金属短线调控磁场分布的特性,通过增强其与底层金属底板之间整个局部空间的磁场强度,在其中加入传统磁性吸波材料后,就能有效提升传统磁性吸波材料的吸波性能,进而使整体结构在其工作频段都具有较强的吸波性能。仿真和实验结果表明：垂直入射时,所设计的吸波超材料可在0.9～2.2 GHz频段内实现高效吸收,入射角逐渐增大到60°时,90%的吸收带宽仍可以达到0.73～3.12 GHz。该设计方法在雷达隐身、电磁兼容和通信等领域都具有较大的潜在应用。     

宽频带超材料微波吸收结构研究

将3D超材料吸波结构和磁性吸波材料相结合使用,对宽频带微波超材料吸收结构进行了设计优化和电磁场仿真研究.利用磁性材料本身的电磁波吸收性能和周期性超材料吸波单元的频率可设计性,并充分考虑了3D渐变单元的电磁场匹配和多次反射吸收的情况,设计了由圆台形单元组成的周期性吸波结构:每个圆台由20层尺寸渐变的金属谐振单元和以羰基铁粉为吸波填充材料的磁性复合层相间堆叠而成.采用电磁仿真软件CST Microwave Studio进行了结构设计以及吸波效果和电磁场分析,结果表明:此结构在4.5 G～18 GHz频率范围内电磁波吸收效果较好,正入射的吸收率大于90%.仿真和分析结果也表明,吸波材料和超材料相结合,在厚度不超过5 mm的情况下,所能够实现的吸波频率的下限约为4 GHz.     

综述:基于热解MOF衍生物的电磁波吸收剂

日益严重的电磁污染多年来一直困扰着电磁能量耗散领域的研究人员，有效地解决这一问题变得越来越重要。金属有机骨架(MOF)作为功能材料中的一颗璀璨之星，因其具有高度可调的孔隙率、结构和通用性等优点而备受关注。MOF衍生的电磁波(EMW)吸波材料具有重量轻、匹配厚度薄、容量大、有效带宽宽等优点，被广泛报道。然而，目前的研究缺乏基于热解MOF衍生物的电磁波吸收剂的系统总结。在这里，我们详细地描述了制备MOF衍生EMW吸波材料的电磁(EM)能量耗散机理和策略。在此基础上，提出了如下方法来调整MOF衍生物的电磁参数，以实现良好的电磁能量耗散:(1)改变金属和配体以调节前驱体的化学成分和形貌；(2)控制热解参数(包括温度、升温速度和气体气氛)以控制衍生物的结构和组分；(3)与增强相复合，包括碳纳米材料、金属或其他MOF。     

Co-Mn金属有机骨架衍生的双金属硫化物及其在锂离子电池负极材料中的应用

介绍了一种通过简单的室温搅拌合成具有多孔结构的 Co-Mn 金属有机框架(metal-organic-framework, MOF)材料的方法, 并对制备的双金属 MOF 进行气相硫化, 得到多孔 CoS介绍了一种通过简单的室温搅拌合成具有多孔结构的Co-Mn金属有机框架(metalorganic-framework,MOF)材料的方法,并对制备的双金属MOF进行气相硫化,得到多孔CoS_2/MnS双金属复合材料.与相同方法制备的单金属MnS与CoS2材料对比发现,CoS_2/MnS双金属复合材料表现出了类似花瓣状的多孔片状结构以及更小的粒径,在作为锂离子电池电极材料使用时表现出了最好的储锂性能.这主要归因于类花瓣状的多孔结构:一方面为锂离子提供了更短的传输路径以及更多的接触位点;另一方面也缓解了材料锂化/去锂化过程的体积变化.此外,两种金属硫化物的有机结合也抑制了材料在循环过程中由于体积变化而导致的容量快速衰减.最后,MOF有机配体衍生的碳骨架也为增强材料的导电性起到了积极的作用.     

回收利用煤气化残渣制备新型微Fe/C复合微波吸收材料

在全球能源结构转型的背景下,煤气化技术展现出广阔应用前景,但其副产品煤气化残渣（CGR）仍未得到有效的回收利用。煤气化残渣含有丰富的碳成分,因此可以考虑作为碳基载体应用于微波吸收领域。在本研究中,通过浸渍Fe3+和还原反应制备了Fe/CGR复合微波吸收材料,并研究了磁性组分Fe的负载量对复合材料形貌和电磁性能的影响。此外,调整硝酸铁溶液的浓度,可以合理调控Fe/CGR复合材料的磁性成分负载量及其表面结构形貌。从扫描电镜照片可以看到Fe颗粒均匀地嵌入在CGR基体上,有效增加了复合材料的界面,进而增强了界面极化,进一步提高了复合材料的微波吸收性能。当Fe3+浓度为1.0 mol/L时,Fe/CGR复合材料表现出了优异的吸波性能,在涂覆厚度为2.5 mm时,最小反射损耗值可达?39.3 dB,当涂覆厚度为1.5 mm时对应的有效吸收带宽高达到4.1 GHz。本研究最终获得了兼具阻抗匹配和吸波性能的材料简易制备工艺与资源回收利用方法,所制备的Fe/CGR复合吸波材料不仅提升了CGR的回收率,而且也为微波吸收材料的合成开辟了一条新途径。     

利用频率选择表面提高镀银生物多孔碳的微波吸收性能

多孔碳（PC）因其重量轻、比表面积大、表面缺陷多等特点，成为一种具有应用前景的吸波材料，然而电导率和石墨化程度低的缺点限制了其性能的提高。本研究利用杉木作为生物碳模板，采用一步水热合成法制备了镀银多孔碳（Ag@PC）材料，并对其物相组成、显微结构和电磁吸波性能进行了研究。结果表明，金属银被成功地从溶液中还原出来，并以Ag颗粒的形式均匀分布在多孔碳表面和孔洞内部。金属Ag的存在不仅提高了多孔碳的电导率，同时促进了无定型碳的石墨化过程。乙烯吡咯烷酮（PVP）的加入抑制了晶体的结晶形核的过程，起到了细化Ag颗粒粒径的作用。然而，由于形成了更连续的导电网络，未添加PVP的Ag@PC复合材料表现出更高的介电常数和更强的电磁波耗散能力。将Ag@PC与频率选择表面（FSS）复合后，其吸波性能得到了进一步的提高，在频段8.20–11.75 GHz范围内材料的反射损耗值低于?10 dB，反射损耗最小值达到了?22.5 dB。由此可见，利用金属Ag颗粒与FSS相结合是增强多孔碳材料电磁波吸收能力的有效途径。     

持久性有机污染物的吸附研究进展

文章综述了活性炭、沸石、各种黏土矿和碳纳米管等多孔物质作为吸附剂处理水体中持久性有机污染物的研究进展,并对将来吸附材料的发展趋势做出预测.     

Gd-MOF磁共振造影剂的研究进展

磁共振成像(MRI)是常规临床医学检测中一种重要的影像手段.钆(Gd)基金属有机框架(Gd-MOF)结合了稀土元素Gd特有的磁性和MOF独特的多孔框架结构,展现出优异的造影性能,是一类具有潜力的磁共振造影剂.综述了Gd-MOF造影剂的研究进展,并综合分析了影响其性能的多方面因素.     

多孔金属材料吸声性能优化分析

近年来,多孔金属材料作为一种新型材料,因其具有优良的吸声性能而越来越引起人们的关注。而在多孔金属材料一侧添加背衬是一种提高吸声性能的有效可行的方法。通过分析影响多孔金属材料吸声性能的主要因素,推导出材料的最佳厚度范围;进一步针对有无空气背衬的比较,分析其对多孔金材料吸声性能的影响。结果验证了材料背后留有空腔,能有效地提高材料的吸声性能。     

Si@CNT纳米结构与MOF衍生多孔碳的链状化合物作为锂离子电池负极材料的研究

Silicon anodes are considered to have great prospects for use in batteries; however, many of their defects still need to be improved. The preparation of hybrid materials based on porous carbon is one of the effective ways to alleviate the adverse impact resulting from the volume change and the inferior electronic conductivity of a silicon electrode. Herein, a chain-like carbon cluster structure is prepared, in which MOF-derived porous carbon acts as a shell structure to integrally encapsulate Si nanoparticles, and CNTs play a role in connecting carbon shells. Based on the exclusive structure, the carbon shell can accommodate the volume expansion more effectively, and CNTs can improve the overall stability and conductivity. The resulting composite reveals excellent rate capacity and enhanced cycling stability; in particular, a capacity of 732 mA·h·g?1 at 2 A·g?1 is achieved with a reservation rate of 72.3% after cycling 100 times at 1 A·g?1.     

金属联吡啶/邻菲咯啉功能MOFs材料的合成与催化应用

联吡啶/邻菲咯啉（bpy/phen）类配体被广泛应用于金属配位的均相有机催化反应.将金属修饰的联吡啶/邻菲咯啉（M（bpy）/M（phen））活性中心固定在多孔载体中，可以有效提升催化效果，即拥有了均相催化剂的活性，也兼顾了主体材料的非均质性.文章综述了M（bpy）/M（phen）功能化金属有机框架（MOFs）的最新研究进展，并对以金属锆（Zr）为结点的具有三维拓扑结构的UiO-67型MOFs材料（MOF UiO-67）展开分析.文章详细介绍了这些多孔材料的合成方法，以及它们在热力学催化、光催化和电催化方面的催化性能.     

煤基活性炭制备及其电催化应用研究进展

煤炭是世界上储量最为丰富的化石燃料之一,是制造多孔碳、纳米碳、碳质复合材料和石墨烯的主要原料。燃料电池是一种通过化学反应将化学燃料直接转化为电能的装置,它不受卡诺循环限制,具有高效率、高功率密度和环境友好等特点,有着巨大的应用前景。但其阴极氧还原反应(cathodic oxygen reduction reaction, ORR)动力学非常缓慢,需要在催化剂的作用下加速其反应。现有的催化剂主要是贵金属Pt,但Pt资源储量少、成本高、稳定性差,限制了燃料电池的商业化应用。近年来的研究表明,碳基材料是最有希望替代Pt的催化剂材料。基于此,对近年来煤基多孔碳的制备方法进行了综述,并在此基础上阐述了以煤基活性炭为基体的燃料电池用氧还原电催化剂的研究进展。     

金属-有机框架材料催化析氧反应的研究进展

面对日益严峻的环境问题,我国提出了“碳中和、碳达峰”的宏伟目标,清洁能源是实现双碳目标的有效手段之一。电解水制氢是一种制备清洁能源的重要方法,然而,电解水过程中析氧反应的缓慢动力学和较高过电位是妨碍水裂解效率的关键因素。金属–有机骨架材料（metal-organic framework,MOF）由于其规整的微观结构、较大的比表面积和可调的孔径等优点,被认为是电解水制氢的优异催化剂。综述了MOF材料用于催化析氧反应的最新研究进展,分析了该类材料的设计策略和催化机制。系统归纳了MOF基催化剂的各种调制策略,包括结晶度调制、电子调制、缺陷调制以及形态调制,并且对MOF材料作为析氧反应催化剂面临的挑战和机遇做出了展望。     

微生物燃料电池中碳基阳极材料和表面修饰碳基阳极材料研究进展

 随着能源匮乏和水污染问题的加剧,迫切需要寻找新的能源开发和利用技术。微生物燃料电池(MFCs)作为一种新兴的高效生物质能利用方式,可以将有机废水中的化学能直接转化为电能,具有去污和产能双重功能。产电微生物附着的阳极对MFCs 性能具有重要影响。碳基材料成本低、导电性高且生物相容性好,被广泛用于MFCs 的阳极材料。分别从传统碳材料、三维多孔碳基材料、化学法表面处理改性、碳纳米材料修饰和导电聚合物修饰等方面综述了MFCs 碳基阳极材料的最新研究成果,探讨了三维多孔结构和表面修饰促进MFCs 产电性能的微观本质,并对碳基阳极材料的应用前景进行分析和展望。