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成果简介
磁性碳基气凝胶是目前高性能电磁波吸收材料（EWAMs）的一种新兴候选材料，因为其独特的结构优势为电磁波的传播和衰减奠定了良好的基础。然而，传统的磁性碳基气凝胶后处理方法往往在保持气凝胶结构、调节磁性成分含量和分散磁性颗粒方面面临困难。本文，哈尔滨工业大学杜耘辰和韩喜江教授课题组在《Carbon》期刊发表名为“Topological MOFs deformation for the direct preparation of electromagnetic functionalized Ni/C aerogels with good hydrophobicity and thermal insulation”的论文，研究首先诱导大块Ni-MOF颗粒的拓扑变形，生成由交联纤维组装的Ni-MOF气凝胶，然后通过可控的高温热解将该中间气凝胶转化为最终的Ni / C复合气凝胶（NCCAs）。
这种新策略实现了磁性金属纳米颗粒在整个碳骨架中的高负载和均匀分散。热解温度对决定NCCA的整体衰减能力和阻抗匹配起着非常重要的作用，因为它对碳骨架的介电损耗有显著的影响，但对磁损耗的影响可以忽略不计。当温度为700 °C时，最佳产品（NCCA-2）将表现出该系列复合材料中最佳的EM吸收性能，包括强反射损耗和宽有效吸收带宽。令人惊讶的是，与各种Ni/C复合材料相比，气凝胶结构和MOFs转化的综合优势不仅使NCCA-2成为高性能EWAMs的一个极具竞争力的候选材料，而且还赋予了它优异的疏水和隔热性能。
图文导读
图1、Ni-BTC气凝胶和NCCAs的制备过程
图2. NCCA-1（a）、NCCA-2（b）和NCCA-3（c）的SEM图像；NCCA-1（d）、NCCA-2（e）和NCCA-3（f）的TEM图像；NCCA-2的HR-TEM图像（g-i）；NCCA-2的STEM图像（j）及其相应的EDX元素图谱中的Ni（k）、C（l）和O（m）；NCCA-2的XRD图案（n）和2θ范围内的局部放大率17°∼32°（o）。
图3、NCCA相对复介电常数的实部（a）和虚部（b），以及相应的介电损耗正切（c）。NCCA相对复磁导率的实部（d）和虚部（e），以及相应的磁损正切（f）。
图4.NCCA-1（a）、NCCA-2（b）和NCCA-3（c）的三维RL图。NCCA-2的RL曲线（d）。（e-g）以前的参考文献和这项工作中各种Ni / C复合材料的NCCA的固有波阻抗曲线和衰减常数
图5. NCCA中电磁波吸收机制的示意图。
图6、NCCA-1（a）、NCCA-2（b）、NCCA-3（c）和Ni/C-700（d）的WCA图像。NCCA-1（e）、NCCA-2（f）和NCCA-3（g）在不同加热时间的隔热图像，以及加热平台温度与NCCA上表面温度之间的温差曲线（h）
小结
综上所述，本文展示了一种通过拓扑MOFs变形和随后的高温热解来生产Ni / C复合气凝胶（NCCA）的新方法。最终的NCCAs保留了高孔隙率的气凝胶结构，实现了Ni纳米颗粒的高含量和均匀分散。结果表明，NCCA是一种很有前景的多功能电磁波吸收材料（EWAMs），该策略融合了气凝胶结构和MOFs转化的优点，可能为未来高性能EMWAMs的设计和制造提供启发。
文献：
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118132
通讯作者：哈尔滨工业大学杜耘辰教授（Email: yunchendu@hit.edu.cn）
主要研究领域：碳纳米复合材料的设计合成，主要应用于高性能吸波材料、高级氧化多相催化、光热蒸发等领域。
主要研究成果：先后主持国家自然科学基金、国家部委基金、黑龙江省自然科学基、博士后基金及特别资助计划等十余项课题，在Appl. Catal. B: Environ.、Nano-Micro Lett.、Small、J. Mater. Chem. A、Chem. Eng. J.等杂志发表论文130余篇，总他引超7500次，H引子49，高被引论文17篇，2019年和2021年作为主要完成人获黑龙江省自然科学奖一等奖。
个人主页：homepage.hit.edu.cn/yunchendu
通讯作者：哈尔滨工业大学韩喜江教授（Email: hanxijiang@hit.edu.cn）
主要研究领域：研究组以无机功能材料为核心，致力于采用化学方法实现功能材料的性能强化。主要研究方向包含：(1)高性能电磁波吸收材料的开发与应用；(2)光/电解水产氢多相催化剂研究；(3)高灵敏SERS基底的设计合成。
主要研究成果：获省自然科学、二等奖各1项（排序一），承担国家自然科学基金（10项）、国家部委预研基金、省市基金等项目，在Chem. Soc. Rev.、J. Mater. Chem. A等知名期刊发表SCI论文200余篇，ESI高被引17篇，SCI他引8000余次，H因子57。任美国科学研究出版社JEAA期刊编委，研究成果获授权发明专利12件。主编大学教材3部，专著1部，时任教育部高校教学指导委员会委员(化学类，2018-2022)。
个人主页：http://homepage.hit.edu.cn/hanxijiang
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