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Ce-4f/N双掺杂重构Mo-MXene电子结构实现介电极化精准调控

日期: 2025-06-13
浏览次数: 53

来源:X-MOL

Ti3C2Tx MXene凭借其成熟的制备工艺和出色的导电性,在电磁波吸收领域占据重要地位。然而,随着民用和国防领域对电磁波吸收材料性能要求的不断升级,传统Ti3C2Tx MXene已逐渐难以满足更严苛的应用需求。在此背景下,新型双过渡金属Mo2TiC2 MXene(Mo-MXene)逐渐在电磁波吸收领域崭露头角。这种新型材料不仅保留了传统Ti3C2Tx MXene的固有优势,以及得益于其独特的Mo-4d外层原子与Ti中间原子的交替排列结构,有利于在表面原位形成Mo基化合物,来有效构建异质界面以增强极化效应。值得注意的是,该材料仍存在过高电导率引发的阻抗失配问题。因此,选用合适的调控方法来改善Mo-MXene的介电性能是一大挑战。 

针对MXene材料的单一损耗问题,景德镇陶瓷大学曾小军团队开发出一种新型的Mo-MXene/MoO2-N/Ce复合材料体系,通过非金属N与稀土金属Ce-4f在Mo-MXene中的共掺杂策略,实现了对介电损耗的精准调控。具体而言,通过刻蚀工艺制备的Mo-MXene中会存在一些空位和表面官能团,可以有效捕获Ce离子。同时,Ce盐和官能团中的氧元素,可以在热处理过程中诱导Mo元素发生原位氧化,形成异质结构并增强界面极化能力。一方面,Ce的引入可以促进稀土元素Ce-4f轨道与Mo-4d轨道发生杂化,改变Ce和Mo-MXene的电子结构,促进电荷发生迁移,从而增强极化损耗;另一方面,在前驱体中引入三聚氰胺可实现Mo-MXene中发生N掺杂,促进偶极极化。在13.43 GHz的频率和4.685 mm的匹配厚度下,Mo-MXene/MoO2-N/Ce的最佳反射损耗达到-57.46 dB,优于大量已报道的MXene基吸收材料,该研究为利用稀土元素调控MXene基吸收体提供了新思路。


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