English

• 0.   引言

  先进电磁器件和5G通讯技术在提升国防能力和方便人们生活的同时，也造成了严重的电磁辐射。因此，如何消除或减少电磁辐射引起了科研工作者的广泛关注^[1-2]。电磁波(EMW)吸收材料是解决这一问题的有效方案之一。近年来，铁氧体基、碳基、陶瓷基和聚合物基等多种吸波材料被研究和开发，并在国防和民用领域得到应用^[3]。然而，现有的吸波材料仍然存在着阻抗匹配差和衰减能力弱等缺点，为此，科研工作者对电磁耦合型的复合吸波材料寄予了厚望。金属有机骨架(metal organic framework，MOF)是一种由金属离子或金属团簇与有机配体相互连接形成的多功能材料，其三维结构和金属特性展现了潜在的吸波前景。自2015年MOF多孔碳衍生吸波材料被报道以来，MOF基吸波材料受到了广泛的关注^[4-6]。Zhu等通过镁还原g-C₃N₄得到缺氮g-C₃N₄(ACN)，并将其与ZIF-67复合制备了一系列PC/Co/ACN复合材料，最小反射损耗(RL_min)达到-43.52 dB^[7]。Wang等通过热解技术合成了MOF衍生的TiO₂/Co/C复合材料，在1.9 mm厚度下有效吸收带宽(EAB)达到5.41 GHz^[8]。Wu等设计了二元MOF-on-MOF异质结构，在低碳化温度下展示了优异的吸波性能^[9]。但是，由于MOF材料的吸波能力很大程度取决于对应的前驱体，从而导致其吸波机制相对单一，难以达到理想的吸波性能。MoS₂作为一种二维(2D)过渡金属硫化物，具有较大的比表面积和半导体特性，与磁性材料结合时显示了优异的微波吸收特性^[10-11]。Zhao等将磁性碳纤维(CF)与MoS₂复合，制备了花状MoS₂包覆CF/Mil88A核壳复合材料，RL_min达到-70 dB^[12]。Liu等通过水热法成功制备了CoFe₂O₄/MoS₂复合材料，在2.5 mm匹配厚度时，RL_min达到-53.1 dB，相应的EAB为6.61 GHz^[13]。因此，将磁性材料与MoS₂复合，通过磁电协同耦合提高复合材料的阻抗匹配和微波衰减能力是增强复合材料吸波性能的有效策略。从目前的文献来看，以不同温度下碳化ZIF-67得到的Co@C为基体，并在其表面包覆褶皱状MoS₂的复合材料吸收剂还未见报道。

  我们以ZIF-67和四水合钼酸铵等为原料，通过不同温度下碳化ZIF-67获得Co@C复合材料，并以Co@C为基体，利用水热法将MoS₂包覆在Co@C表面制备Co@C/MoS₂复合材料吸收剂。研究了ZIF-67的碳化温度和Co@C/MoS₂的表面形貌对吸收剂电磁参数和微波吸收性能的影响规律，提出了Co@C/MoS₂复合材料的微波吸收机制。

  1.   实验部分

  1.1   主要试剂

  十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)、2-甲基咪唑(C₄H₆N₂)、四水合钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)、硫代乙酰胺(CH₃CSNH₂)、碳酸氢铵(NH₄HCO₃)均购自国药集团化学试剂有限公司。去离子水为实验室自制。

  1.2   ZIF-67的合成

  将1 mg的CTAB和0.146 g的Co(NO₃)₂·6H₂O加入到2.5 mL去离子水中，超声15 min形成均匀的溶液A。将2.27 g的C₄H₆N₂溶于30 mL的去离子水得到溶液B。在磁力搅拌下，将溶液A缓慢加入到溶液B中，所得紫色沉淀经离心分离和洗涤后置于烘箱中干燥得到ZIF-67粉末。

  1.3   Co@C/MoS₂的合成

  制备流程如图 1所示。将上述制备的ZIF-67粉末在500、600、700、800和900 ℃下碳化2 h，得到Co@C复合粉末，分别标记为Co@C-500、Co@C-600、Co@C-700、Co@C-800和Co@C-900。将1.40 g的四水合钼酸铵((NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O)和1.44 g的硫代乙酰胺(CH₃CSNH₂)溶于80 mL去离子水中，在机械搅拌作用下加入3.2 g的碳酸氢铵(NH₄HCO₃)得到均匀溶液。称取0.8 g不同温度下碳化得到的Co@C粉末加入到上述溶液中，机械搅拌40 min后，将混合物转移到水热反应釜中，190 ℃下反应12 h。经离心、洗涤和干燥得到的最终产物Co@C/MoS₂，根据500、600、700、800和900 ℃将Co@C/MoS₂复合材料标记为S1、S2、S3、S4和S5。

  图 1

  

  图 1.  Co@C/MoS₂复合材料的制备流程图

  Figure 1.  Schematic illustration of the preparation of Co@C/MoS₂ composites

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  1.4   材料的表征

  采用Rigaku Smart Lab型X射线衍射(XRD)仪测试样品的物相结构，相关的测试条件为工作电压和电流分别为40 kV和40 mA，Cu Kα辐射源(λ=0.154 nm)，在5°~90°角度范围内扫描，扫描速度为5 (°)·min^-1。通过NOVA 3000e型物理吸附仪、Thermo Fisher DXR拉曼光谱仪、Thermo Scientific K-Alpha+ X射线光电子能谱(EDS)仪和Hitachi SU 9000型扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构和形貌进行表征。基于电磁传输理论和同轴法测试原理，将质量占比为30%的Co@C/MoS₂吸收剂和石蜡复合并压制成内径3.04 mm和外径7.0 mm的环形样品，利用N5224A型矢量网络分析仪测试复合材料的电磁参数。

  2.   结果与讨论

  2.1   复合材料的形貌分析

  图 2为Co@C/MoS₂复合材料的SEM和EDS图。从图 2a~2h可以看出，MoS₂纳米片包覆在Co@C颗粒表面，Co@C/MoS₂表面呈现的三维(3D)褶皱结构使更多的EMW进入到吸收剂内部，增强了入射微波的多级反射和散射，优化了复合材料的阻抗匹配。图 2i~2m的EDS图表明了Co@C/MoS₂复合材料中Co、Mo、S和C元素的存在，证实了Co@C/MoS₂复合材料的成功制备。

  图 2

  

  图 2.  (a、e) S1、(b、f) S3、(c、g) S4、(d、h) S5的SEM图和(i~m) S3的EDS元素映射图

  Figure 2.  SEM images of (a, e) S1, (b, f) S3, (c, g) S4, (d, h) S5 and (i-m) EDS element mappings of S3

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  2.2   复合材料的物相组成分析

  图 3a所示为S2和S4复合材料的XRD图。结合PDF No.37-1492和PDF No.15-0806卡片可以得出，位于8.96°、17.36°、32.81°、39.65°、46.50°和58.56°的衍射峰分别对应于MoS₂的(002)、(004)、(100)、(103)、(107)和(110)晶面^[14]，45.92°和53.55°处的特征峰分别对应于金属Co的(111)和(200)晶面。除此之外，26.31°的宽衍射峰归属于石墨碳，这是由于ZIF-67在碳化过程中形成了部分的石墨碳^[15]。采用拉曼光谱对碳的石墨化程度进一步表征。从图 3b可以得出，随着碳化温度的升高，D带与G带的强度比值(I_D/I_G)分别为1.32、1.11、1.01、1.01和1.00。I_D/I_G值随碳化温度升高先降低然后趋于定值，表明温度升高增强了碳的石墨化程度，这有利于提高复合材料的导电性^[16]。图 3c和3d为Co@C/MoS₂复合材料的N₂吸附-脱附等温线和孔径分布曲线。所有样品显示出典型的Ⅳ型等温线，这表明了复合材料的介孔特征。从表 1中可以看出，S2、S3、S4和S5复合材料的比表面积分别为11、17、14和11 m²·g^-1，表明ZIF-67在合适碳化温度得到的Co@C可以增大Co@C/MoS₂复合材料的比表面积，从而有助于优化复合材料的阻抗匹配和增强复合材料的界面极化^[17]。如图 3d所示，Co@C/MoS₂复合材料的孔径尺寸分布在10~50 nm，特别是S4样品的孔径尺寸分布在20 nm左右，这种均匀分布的介孔为微波的多级反射和散射提供更多通道，从而增强了微波的衰减。

  图 3

  

  图 3.  Co@C/MoS₂复合材料的(a) XRD图、(b) 拉曼光谱、(c) N₂吸附-脱附等温线和(d) 孔径分布曲线

  Figure 3.  (a) XRD patterns, (b) Raman spectra, (c) N₂ adsorption-desorption isotherms and (d) pore size distribution curves of Co@C/MoS₂ composites

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  表 1

  

  表 1  Co@C/MoS₂复合材料的比表面积和孔体积参数

  Table 1.  Specific surface area and pore volume of Co@C/MoS₂ composites

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  Sample	SBET / (m2·g-1)	Pore volume / (cm3·g-1)
  S2	11	0.023
  S3	17	0.031
  S4	14	0.018
  S5	11	0.014

  通过XPS表征了Co@C/MoS₂复合材料的表面元素状态，图 4和5为S3和S4的XPS谱图。图 4a和5a全谱图显示了复合样品中Mo、S、Co、C和O元素的存在。图 4b和5b中Mo元素的XPS谱包含4个卷积峰，约228.2和231.6 eV处的特征峰归属于2H-Mo3d_5/2和2H-Mo3d_3/2，225.2 eV(S2s)和235.1 eV(Mo⁶⁺)处的特征峰由Mo离子与S离子的键合引起，Mo⁶⁺的存在表明样品在空气中有轻微氧化^[18]。图 4c和5c中S2p_3/2(162.2 eV)和S2p_1/2(168.8 eV)的特征峰与2H-MoS₂相匹配。位于160.9和167.5 eV处的特征峰归属于1T-MoS₂相的S2p_3/2和S2p_1/2。图 4d和5d中779.9和796.6 eV处的特征峰对应于Co2p的Co2p_3/2和Co2p_1/2。位于约782.3和784.8 eV处的特征峰来源于Co²⁺和Co³⁺，并且在787.4和802.1 eV处出现2个卫星峰，表明金属Co在空气中发生了轻微氧化^[19]。图 4e和5e中O1s谱的2个特征峰530.5和531.7 eV分别对应于C—O和C=O键。图 4f和5f中C1s谱的283.4、284.9和287.8 eV三个特征峰分别对应于C=C、C—C和C=O键，这些极性化学键的存在有利于促进离子极化，从而增强微波衰减能力^[20]。

  图 4

  

  图 4.  S3的XPS谱图: (a)全谱; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

  Figure 4.  XPS spectra of S3: (a) survey spectrum; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

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  图 5

  

  图 5.  S4的XPS谱图: (a) 全谱; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

  Figure 5.  XPS spectra of S4: (a) survey; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

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  2.3   复合材料的吸波性能分析

  为了评价Co@C/MoS₂复合材料的微波吸收性能以及揭示复合材料的吸波机制，通过矢量网络分析仪测试了复合材料的电磁参数(ε′，ε″，μ′，μ″)，计算得到了材料的介电损耗正切(tan δ_ε=ε″/ε′)和磁损耗正切(tan δ_μ=μ″/μ′)，其中介电常数实部(ε′)和磁导率实部(μ′)代表复合材料对电能和磁能的存储能力，介电常数虚部(ε″)和磁导率虚部(μ″)代表复合材料对电能和磁能的损耗能力。图 6为Co@C/MoS₂复合材料的电磁参数(ε′，ε″，μ′，μ″)、tan δ_ε和tan δ_μ曲线。从图 6a和6b可以看出，ε′和ε″的值随碳化温度的增加先升后降，与比表面积的变化趋势一致。这表明可以通过调控ZIF-67的碳化温度来控制Co@C/MoS₂复合材料的微观结构，优化复合材料的阻抗匹配和介电性能，进而实现复合材料对电磁能存储和耗散能力的有效调节。从图 6d和6e可以看出，μ′和μ″在测试频率范围内呈现出显著的波动特征，且在低频区和高频区出现了明显的共振峰，这一结果表明磁损耗主要源自自然共振和交换共振^[21]。此外，μ″曲线上出现了负值，这主要是由于复合材料中的磁能发生辐射并转变为电能造成的。tan δ_ε和tan δ_μ的结果显示，tan δ_ε明显大于tan δ_μ(图 6c和6f)，表明Co@C/MoS₂复合材料吸波机制以介电损耗为主，这和介电型的MoS₂包覆在磁性的Co@C颗粒表面有关。

  图 6

  

  图 6.  Co@C/MoS₂复合材料的电磁参数: (a) ε′、(b) ε″、(c) tan δ_ε、(d) μ′、(e) μ″、(f) tan δ_μ

  Figure 6.  Electromagnetic parameters of Co@C/MoS₂ composites: (a) ε′, (b) ε″, (c) tan δ_ε, (d) μ′, (e) μ″, (f) tan δ_μ

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  反射损耗(RL)和EAB能够直观地反映复合材料的微波吸收性能，RL值可根据下面的传输线理论方程计算得到^[22]：

  $ \begin{aligned} & \mathrm{RL}=20 \lg \left|\frac{Z_{ {in }}-Z_0}{Z_{ {in }}+Z_0}\right| \\ & Z_{\text {in }}=Z_0 \sqrt{\frac{\mu_{\mathrm{r}}}{\varepsilon_{\mathrm{r}}}} \tan h\left(\mathrm{j} \frac{2 {\rm{ \mathsf{ π} }} f d \sqrt{\mu \varepsilon}}{c}\right) \end{aligned} $

  其中，Z_in为吸收剂的输入阻抗，Z₀为自由空间阻抗，f为EMW的频率，c为真空中的光速，d为样品的厚度，ε_r(ε_r=ε′-ε″)和μ_r(μ_r=μ′-jμ″)为复合材料的复介电常数和复磁导率。图 7所示为500、700和800 ℃下碳化ZIF-67所得的Co@C-500、Co@C-700和Co@C-800复合材料的RL-f曲线。当匹配厚度为3.5、3.0和3.5 mm时，Co@C-500、Co@C-700和Co@C-800的RL_min值分别为-20.34、-40.08和-38.02 dB。图 8为Co@C/MoS₂复合材料的3D、2D和RL-f曲线，S3复合材料在匹配厚度为1.6 mm时的RL_min达到了-88.21 dB；S3在匹配厚度为1.7 mm时，其RL_min达到了-101.84 dB，相应的EAB为7.4 GHz。从图中可以看出，S3和S4复合材料的吸波性能明显优于Co@C-700和Co@C-800复合材料，表明MoS₂包覆在Co@C颗粒表面形成的褶皱结构，有助于电磁波顺利进入材料内部，从而减少电磁波的表面反射，增强电磁波的衰减能力。另外，介电性的MoS₂与磁性的Co@C形成的异质界面不仅优化了复合材料的阻抗匹配特性，而且引入更多的异质界面和界面缺陷，从而增强复合材料的介电损耗。但是，S1、S2和S5复合材料的吸波性能不理想，这一变化主要归结于ZIF-67的碳化温度对Co@C和MoS₂界面结合及Co@C/MoS₂复合材料微观结构的影响。ZIF-67的碳化温度较低时，导致Co²⁺没有充分还原为金属Co，且C的石墨化程度不足，直接影响到Co@C复合材料C骨架结构的完整性和复合材料的导电性，进而影响Co@C/MoS₂复合材料的介电性能。同时，碳化不充分导致Co@C复合材料中的缺陷和空位增多，这些缺陷虽然能增加界面极化，同时也会导致阻抗失配，从而降低吸波性能^[23]。相反，当碳化温度过高时(900 ℃)，形成的C骨架出现坍塌，使得Co@C/MoS₂复合材料的比表面积减小，降低了入射波的反射和散射，从而导致复合材料对微波的衰减能力减弱。因此，通过精确调控ZIF-67的碳化温度，可以优化Co@C的微观结构和性质，进而增强Co@C/MoS₂复合材料的吸波性能^[24]。

  图 7

  

  图 7.  (a) Co@C-500、(b) Co@C-700和(c) Co@C-800的RL-f曲线

  Figure 7.  RL-f curves of (a) Co@C-500, (b) Co@C-700 and (c) Co@C-800

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  图 8

  

  图 8.  Co@C/MoS₂复合材料的(a1~e1) 3D、(a2~e2) 2D等高线图和(a3~e3) RL-f曲线

  Figure 8.  (a1-e1) 3D, (a2-e2) 2D contour maps and (a3-e3) RL-f curves of Co@C/MoS₂ composites

  (a1-a3) S1, (b1-b3) S2, (c1-c3) S3, (d1-d3) S4 and (e1-e3) S5.

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  极化过程是影响复合材料介电损耗的主要因素，当材料的介电性质满足Debye方程时，ε′和ε″形成半圆弧(Cole-Cole半圆)，说明存在介电损耗，Cole-Cole曲线上的每个半圆代表一个极化松弛过程^[25]。从图 9a~9e可以看出，Co@C/MoS₂复合材料的Cole-Cole曲线由多个半圆组成，表明存在多个极化过程，这主要是由电偶极矩的极化弛豫引起的。涡流损耗系数C₀[C₀=μ″(μ′)^-2f^-1]是评价涡流损耗对复合材料磁损耗贡献的重要参数，当C₀为常数时，表示涡流损耗在磁损耗机制中占主导地位^[26]。从图 9f可以看出，S1和S2的C₀值在2~10 GHz范围内呈现下降趋势，在10~18 GHz内保持恒定，表明涡流损耗在10~18 GHz频率范围内是磁损耗的主要影响因素^[27]。而S3、S4和S5样品的C₀值在2~18 GHz范围内先降后升，表明自然共振和交换共振是复合材料磁损耗的主要影响因素。

  图 9

  

  图 9.  (a) S1、(b) S2、(c) S3、(d) S4、(e) S5的Cole-Cole曲线和(f) C₀曲线

  Figure 9.  Cole-Cole curves of (a) S1, (b) S2, (c) S3, (d) S4, (e) S5 and (f) C₀ curves

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  阻抗匹配和衰减能力是决定材料吸波性能的关键因素，阻抗匹配系数Z(Z=Z_in/Z₀)表征了微波进入吸收剂内部的能力，Z值越接近1表明微波进入吸收剂的比例越高。衰减常数α表征了材料对入射波的衰减能力，α越大表示对微波的衰减能力越强。α可根据下式计算^[28]：

  $ \alpha=\frac{\sqrt{2} {\rm{ \mathsf{ π} }} f}{c} \sqrt{\left(\mu^{\prime \prime} \varepsilon^{\prime \prime}-\mu^{\prime} \varepsilon^{\prime}\right)+\sqrt{\left(\mu^{\prime \prime} \varepsilon^{\prime \prime}-\mu^{\prime} \varepsilon^{\prime}\right)^2+\left(\varepsilon^{\prime} \mu^{\prime \prime}+\varepsilon^{\prime \prime} \mu^{\prime}\right)^2}} $

  图 10为Co@C/MoS₂复合材料在2~18 GHz范围内Z值和α值随频率的变化曲线。从图 10a可知，S3和S4样品的Z值在2~18 GHz范围内，最接近1，说明ZIF-67在700和800 ℃温度下碳化得到的Co@C和MoS₂复合，可以获得更好的阻抗匹配，有利于微波进入到吸收剂内部^[29]。α值随着碳化温度增加先升后降，结果与图 6b中ε″的变化趋势一致，进一步证实了碳化温度对微波衰减能力的影响规律。S3和S4样品的α值最高，说明其对入射微波的衰减能力最强。但是，高效的微波吸收需要阻抗匹配和衰减常数的协同作用，结合图 10a和10b的结果可得，S3和S4样品阻抗匹配和衰减常数具有更好的协同作用，因而表现出优异的微波吸收性能，这与RL的计算结果一致。综上所述，通过调控碳化温度得到的Co@C和MoS₂复合能够实现Co@C/MoS₂复合材料阻抗匹配和衰减常数的有效协同，从而提高复合材料的微波吸收性能。

  图 10

  

  图 10.  Co@C/MoS₂复合材料的(a) Z-f和(b) α-f曲线

  Figure 10.  (a) Z-f and (b) α-f curves of Co@C/MoS₂ composites

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  基于上述结果和分析，Co@C/MoS₂复合材料的微波吸收为介电损耗和磁损耗协同作用的结果，其吸波机理如图 11所示。首先，褶皱结构的MoS₂包裹在不同温度下碳化ZIF-67得到的Co@C颗粒表面，为微波的散射和耗散提供了更多的活性位点，从而优化材料的阻抗匹配^[30]；其次，Co@C和MoS₂复合形成的异质界面导致界面处出现电荷分布不均现象，从而引发丰富的界面极化和偶极子极化，导致微波衰减；最后，磁性Co颗粒诱导磁损耗并在复合材料中形成3D导电网络结构，形成自然共振、交换共振和涡流损耗，增强了材料的磁损耗能力^[31]。

  图 11

  

  图 11.  Co@C/MoS₂复合材料的EMW吸收机理

  Figure 11.  EMW absorption mechanism of Co@C/MoS₂ composites

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  3.   结论

  通过碳化处理ZIF-67制备出Co@C复合材料，并以其为载体采用水热法制备了Co@C/MoS₂复合材料吸收剂。改变ZIF-67的碳化温度来调控Co@C/MoS₂的微观结构与性质，从而调控其阻抗匹配和衰减常数，以实现复合材料微波吸收性能的提升。当碳化温度为800 ℃，样品匹配厚度为1.7 mm时，Co@C/MoS₂复合材料在14.3 GHz时获得最佳的吸波性能，其RL_min值达到-101.84 dB，对应的EAB为7.4 GHz。Co@C/MoS₂复合材料展现出吸收频带宽、吸收能力强的吸波特性，为MOF衍生高性能吸波复合材料的设计和制备提供了参考。

  
  
• 1. [1]

     Guan X M, Tan S J, Wang L Q, Zhao Y, Ji G G. Electronic modulation strategy for mass-producible ultrastrong multifunctional biomass-based fiber aerogel devices: Interfacial bridging[J]. ACS Nano., 2023, 203:  525-536.

  2. [2]

     王凡, 姬广斌. 钙钛矿氧化物的结构调控及电磁特性研究进展[J]. 无机化学学报, 2021,37,(8): 1353-1363. WANG F, JI G B. Progress in structural regulation and electromagnetic properties of perovskite oxides[J]. Chinese J. Inorg. Chem., 2021, 37(8):  1353-1363.

  3. [3]

     李冠亚, 何清婷. 基于逐级匹配技术的复合多层吸波材料优化设计[J]. 电子元件与材料, 2023,42,(10): 1217-1220. LI G Y, HE Q T. Optimal design of composite multilayer absorbing materials based on step-by-step matching technique[J]. Electr. Comp. Mater., 2023, 42(10):  1217-1220.

  4. [4]

     Liu Q T, Liu X F, Feng H B, Shui H C, Yu R H. Metal organic framework-derived Fe/carbon porous composite with low Fe content for lightweight and highly efficient electromagnetic wave absorber[J]. Chem. Eng. J., 2017, 314:  320-327. doi: 10.1016/j.cej.2016.11.089

  5. [5]

     Jia Z R, Zhang X Y, Gu Z, Wu G L. MOF-derived Ni-Co bimetal/porous carbon composites as electromagnetic wave absorber[J]. J. Adv. Compos. Hybrid Mater., 2022, 6(1):  28.

  6. [6]

     Liu Y L, Luo D J, Deng Y, Zheng J L, Wu F Z, Dai X Y, Deng C. ZIF-67@MXene structure synergistically improve heat storage and photothermal conversion of phase change material[J]. J. Energy Storage, 2023, 67:  107641. doi: 10.1016/j.est.2023.107641

  7. [7]

     Zhu X Y, Qiu H F, Chen P, Wang R Q, Ping C Y. Porous C/Co (derived from ZIF-67) embedded in anazotic g-C₃N₄ (PC/Co/ACN) composite as a super electromagnetic wave absorber[J]. Carbon, 2023, 207:  59-66. doi: 10.1016/j.carbon.2023.02.063

  8. [8]

     Wang Y C, Liu J Y, Duan L T, He C, Zhou J T. Enhanced electromagnetic wave absorption using bimetallic MOFs-derived TiO₂/Co/C heterostructures[J]. Carbon, 2023, 216:  118497.

  9. [9]

     Wu F, Li Q, Liu Z H, Shah T, Ahmad M, Zhang Q Y, Zhang B L. Fabrication of binary MOF-derived hybrid nanoflowers via selective assembly and their microwave absorbing properties[J]. Carbon, 2021, 182:  484-496.

  10. [10]

      Ma M, Zheng Q, Zhang X C, Li L, Cao M S. VSe₂/CNTs nanocomposites toward superior electromagnetic wave absorption performance[J]. Carbon, 2023, 212:  118159.

  11. [11]

      Zhang J X, Liu Y Y, Liao Z J, Hu J H, Ma A J, Ma Y, Feng C, Ma M L. MoS₂-based materials for microwave absorption: An overview of recent advances and prospects[J]. Synth. Met., 2022, 291:  117188.

  12. [12]

      Zhao X X, Huang Y, Liu X D, Yu M, Zong M, Li T H. Magnetic nanorods/carbon fibers heterostructures coated with flower-like MoS₂ layers for superior microwave absorption[J]. Carbon, 2023, 213:  118265.

  13. [13]

      Liu H M, Zhang M, Ye Y F, Yi J, Zhang Y L, Liu Q C. Porous cobalt ferrite microspheres decorated two-dimensional MoS₂ as an efficient and wideband microwave absorber[J]. J. Alloy. Compd., 2022, 892:  162126.

  14. [14]

      Cheng J, Cai L, Shi Y Y, Pan F, Dong Y Y, Zhu X J, Jiang H J, Zhang X, Xiang Z, Lu W. Polarization loss-enhanced honeycomb-like MoS₂ nanoflowers/undaria pinnatifida-derived porous carbon composites with high-efficient electromagnetic wave absorption[J]. Chem. Eng. J., 2022, 431:  134284.

  15. [15]

      Feng Z, Yang P P, Wen G S, Li H B, Liu Y, Zhao X C. One-step synthesis of MoS₂ nanoparticles with different morphologies for electromagnetic wave absorption[J]. Appl. Surf. Sci., 2020, 502:  144129.

  16. [16]

      Jiang R, Wang Y Q, Wang J Y, He Q C, Wu G L. Controlled formation of multiple core-shell structures in metal-organic frame materials for efficient microwave absorption[J]. J. Colloid Interface Sci., 2023, 648:  25-36.

  17. [17]

      Qin Z H, Wang C Y, Ma Y Y, Xia L, Zhong B, Li X J, Zhang P. ZIF-67/GNs derived Co₃O₄/GNs multilayer flower and porous structure as an efficient electromagnetic wave absorbing material for excellent absorbing properties[J]. Appl. Surf. Sci., 2022, 575:  151789.

  18. [18]

      Yang K, Cui Y H, Liu Z H, Liu P, Zhang Q Y, Zhang B L. Design of core-shell structure NC@MoS₂ hierarchical nanotubes as high-performance electromagnetic wave absorber[J]. Chem. Eng. J., 2021, 426:  131308.

  19. [19]

      Xian G Y, Zhang X M, Zhu Z L, Wu C M, Wang Y, Meng Y Y, Liu Y, Liu Z Y, Kong L B. Polyaniline-coated ZIF-67-derived Co/C nano-structures for efficient electromagnetic wave absorption[J]. ACS Appl. Nano Mater., 2023, 6(10):  8617-8626.

  20. [20]

      Negi P, Kumar A. MoS₂ nanoparticle/activated carbon composite as a dual-band material for absorbing microwaves[J]. Nanoscale Adv., 2021, 3(14):  4196-4206.

  21. [21]

      Wu Y, Tan S J, Fang G, Zang Y Q, Ji G B. Manipulating CNT films with atomic precision for absorption effectiveness-enhanced electromagnetic interference shielding and adaptive infrared camouflage[J]. Adv. Funct. Mater., 2024, :  2402193.

  22. [22]

      Li S S, Mo W J, Liu Y, Wang Q. Constructing 3D tent-like frameworks in melamine hybrid foam for superior microwave absorption and thermal insulation[J]. Chem. Eng. J., 2023, 454:  140133.

  23. [23]

      Zhao H H, Xu X Z, Wang Y H, Fan D G, Liu D W, Lin K F, Xu P, Han X J, Du Y C. Heterogeneous interface induced the formation of hierarchically hollow carbon microcubes against electromagnetic pollution[J]. Small, 2020, 16(43):  2003407.

  24. [24]

      Bai J L, Huang S J, Yao X M, Liu X J, Huang Z R. Surface engineering of nanoflower-like MoS₂ decorated porous Si₃N₄ ceramics for electromagnetic wave absorption[J]. J. Mater. Chem. A, 2023, 11(12):  6274-6285.

  25. [25]

      Dou Y Y, Zhang X Y, Zhao X B, Li X, Jiang X H, Yan X F, Yu L M. N, O-doped walnut-like porous carbon composite microspheres loaded with Fe/Co nanoparticles for adjustable electromagnetic wave absorption[J]. Small, 2024, 20:  2308585.

  26. [26]

      Zhou M, Tan S J, Wang J W, Wu Y, Liang L L, Ji G B. "Three-in-one" multi-scale structural design of carbon fiber-based composites for personal electromagnetic protection and thermal management[J]. Nano-Micro Lett., 2023, 176(15):  2150-5551.

  27. [27]

      Zhang Z X, Zhang Q, Zhang J T, Wang W L, Sun X N, Sun G X, Han G F, Zhang W B. Synthesis and electromagnetic wave properties of Ti _2.7M_0.1T_0.2AlC₂ (M=Fe, Ni, T=Zr, Mo, W, Ta) powder[J]. J. Alloy. Compd., 2024, 978:  173472.

  28. [28]

      Chen X T, Guo S N, Tan S J, Ma J H, Xu T, Wu Y, Li G G. An environmentally friendly chitosan-derived VO₂/carbon aerogel for radar infrared compatible stealth[J]. Carbon, 2023, 213:  118313.

  29. [29]

      Xiang X Y, Yang Z H, Fang G, Tang Y T, Li Y P, Zhang Y J, Kim D H, Liu C Y. Tailoring tactics for optimizing microwave absorbing behaviors in ferrite materials[J]. Mater. Today Phys., 2023, 36:  101184.

  30. [30]

      Zheng T T, Zhang Y, Jia Z R, Zhu J, Wu G L, Yin P F. Customized dielectric-magnetic balance enhanced electromagnetic wave absorption performance in Cu_xS/CoFe₂O₄ composites[J]. Chem. Eng. J., 2023, 457:  140876.

  31. [31]

      Lv Y H, Ye X Y, Chen S, Ma L, Zhang L, Liang W K, Wu Y, Wang Q T. Ti₃C₂T_x/Co-MOF derived TiO₂/Co/C composites for broadband and high absorption of electromagnetic wave[J]. Appl. Surf. Sci., 2023, 622:  156935.

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  图 1  Co@C/MoS₂复合材料的制备流程图

  Figure 1  Schematic illustration of the preparation of Co@C/MoS₂ composites

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  图 2  (a、e) S1、(b、f) S3、(c、g) S4、(d、h) S5的SEM图和(i~m) S3的EDS元素映射图

  Figure 2  SEM images of (a, e) S1, (b, f) S3, (c, g) S4, (d, h) S5 and (i-m) EDS element mappings of S3

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  图 3  Co@C/MoS₂复合材料的(a) XRD图、(b) 拉曼光谱、(c) N₂吸附-脱附等温线和(d) 孔径分布曲线

  Figure 3  (a) XRD patterns, (b) Raman spectra, (c) N₂ adsorption-desorption isotherms and (d) pore size distribution curves of Co@C/MoS₂ composites

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  图 4  S3的XPS谱图: (a)全谱; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

  Figure 4  XPS spectra of S3: (a) survey spectrum; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

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  图 5  S4的XPS谱图: (a) 全谱; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

  Figure 5  XPS spectra of S4: (a) survey; (b) Mo3d; (c) S2p; (d) Co2p; (e) O1s; (f) C1s

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  图 6  Co@C/MoS₂复合材料的电磁参数: (a) ε′、(b) ε″、(c) tan δ_ε、(d) μ′、(e) μ″、(f) tan δ_μ

  Figure 6  Electromagnetic parameters of Co@C/MoS₂ composites: (a) ε′, (b) ε″, (c) tan δ_ε, (d) μ′, (e) μ″, (f) tan δ_μ

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  图 7  (a) Co@C-500、(b) Co@C-700和(c) Co@C-800的RL-f曲线

  Figure 7  RL-f curves of (a) Co@C-500, (b) Co@C-700 and (c) Co@C-800

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  图 8  Co@C/MoS₂复合材料的(a1~e1) 3D、(a2~e2) 2D等高线图和(a3~e3) RL-f曲线

  Figure 8  (a1-e1) 3D, (a2-e2) 2D contour maps and (a3-e3) RL-f curves of Co@C/MoS₂ composites

  (a1-a3) S1, (b1-b3) S2, (c1-c3) S3, (d1-d3) S4 and (e1-e3) S5.

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  图 9  (a) S1、(b) S2、(c) S3、(d) S4、(e) S5的Cole-Cole曲线和(f) C₀曲线

  Figure 9  Cole-Cole curves of (a) S1, (b) S2, (c) S3, (d) S4, (e) S5 and (f) C₀ curves

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  图 10  Co@C/MoS₂复合材料的(a) Z-f和(b) α-f曲线

  Figure 10  (a) Z-f and (b) α-f curves of Co@C/MoS₂ composites

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  图 11  Co@C/MoS₂复合材料的EMW吸收机理

  Figure 11  EMW absorption mechanism of Co@C/MoS₂ composites

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  表 1  Co@C/MoS₂复合材料的比表面积和孔体积参数

  Table 1.  Specific surface area and pore volume of Co@C/MoS₂ composites

  Sample	SBET / (m2·g-1)	Pore volume / (cm3·g-1)
  S2	11	0.023
  S3	17	0.031
  S4	14	0.018
  S5	11	0.014

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