一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法，属于新材料技术领域。所述制备方法，包括以下步骤：采用原位HF刻蚀法制备MXene分散液；以去离子水为溶剂，溶解硝酸银制备硝酸银溶液；将所述硝酸银水溶液加入MXene分散液中，采用真空抽滤的方法得到Ag@MXene薄膜。所述方法采用硝酸银中的银离子为氧化剂使其与MXene中的钛元素发生氧化还原反应生成银颗粒，从而将MXene片层撑起减小片层之间的粘合所带来的电阻并且增加MXene中的导电通路，以此增大MXene的导电性；所述复合薄膜不仅具有优异的导电性能、电磁屏蔽性能并且易成型加工；所述复合薄膜的电导率可到达3120S/cm，电磁屏蔽性能可达到68.5dB。电磁屏蔽性能可达到68.5dB。

【技术实现步骤摘要】
一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，具体涉及一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着无线通讯技术的发展以及小型电子设备的不断增长导致了严重的电磁干扰问题，其中包括数据丢失、信息泄露等，强的电磁场辐射不仅能直接影响设备运转而且会对人体健康产生影响。第五代(5G)无线设备具有高度集成化和精密化，这就要求电磁屏蔽材料具有易于成型加工、重量轻、厚度小等优点。然而，高效的电磁屏蔽材料具有优异的导电性能，这是通常所见到的碳基材料所不具备的，例如石墨烯和碳纳米管。因此需要寻找一种具有高导电的材料作为电磁屏蔽材料来解决这类问题。
[0003]近年来，Ti3C2T
x MXene作为一种新型的二维材料受到了广泛的关注，其不仅在X波段(8.2～12.4GHz)具有优异的电磁屏蔽性能，并且由于其具有类金属性这就为MXene带来了良好的导电性能。通过真空抽滤法是制备薄膜的所常用的方法，而通过真空抽滤法制备的MXene薄膜虽然优异的电导率为其提供了良好的电磁屏蔽性能但是片层与片层之间的排列方式会增加其电阻，纯的MXene薄膜的电导率在2902S/cm左右。因此，增强MXene薄膜的电导率对MXene薄膜的深入研究和发展具有重要的意义。MXene薄膜虽然解决了传统电磁屏蔽材料密度大、易腐蚀、易脱落和成型加工难度大等缺点，但是MXene的本质是一种二维层状材料，片层之间相互堆叠从而会在一定程度上增大其电阻使其电导率降低。因此利用MXene片层上固有的Ti
2+
与硝酸银中的Ag
+
进行氧化还原反应，使得Ag
+
被还原成银颗粒，从而撑起MXene片层并且有效的增加导电通路，以此达到增大电导率的目的。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术存在MXene片层堆积从而在一定程度上影响电导率的问题，本专利技术提供了一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜及其制备方法，所述方法采用硝酸银作为填料，向其中引入银离子与MXene片层表面的Ti元素发生氧化还原反应形成银颗粒，可以有效的增大MXene片层之间的距离并且增加片层之间的导电通路；所述复合薄膜具有优异的电导率、电磁屏蔽性能、易成型加工；所述复合薄膜电导率为3120S/cm，电磁屏蔽性能为68.5dB。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提供了一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：制备MXene分散液；
[0008]S2：制备硝酸银水溶液；
[0009]S3：将所述硝酸银水溶液加入MXene分散液中进行氧化还原反应得到AgNPs/MXene分散液，后采用真空辅助过滤法制得高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜。
[0010]本专利技术进一步，所述S1中，所述制备MXene分散液的过程为：
[0011]以钛碳化铝为原料，通过原位HF刻蚀法，选择性刻蚀钛碳化铝中的铝层；将所得产物用浓盐酸和去离子水离心洗涤除去杂质，再通过手摇剥离获得MXene分散液。
[0012]本专利技术进一步，所述原位HF刻蚀法的刻蚀液为盐酸与氟化锂的复配溶液。
[0013]本专利技术进一步，所述刻蚀的时间为24h～72h。
[0014]本专利技术进一步，所述S2中，所述制备硝酸银水溶液的过程为：采用去离子水溶解硝酸银固体，制得硝酸银水溶液。
[0015]本专利技术进一步，所述S1中，所述硝酸银水溶液的浓度为2.5mg/mL～25mg/mL。
[0016]本专利技术进一步，所述S3中，所述氧化还原反应的反应时间为20～40min。
[0017]一种采用任一项所述的制备方法制得的高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜。
[0018]本专利技术进一步，所述高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的厚度为17～20μm时，高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的最高电导率为3120S/cm，最高电磁屏蔽性能为68.5dB。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]本专利技术提供的一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的制备方法采用MXene作为基体，所述MXene是由MAX相通过选择性刻蚀法制得的分散液，MXene中含有大量的钛元素和碳元素，两者形成的层状结构不仅能提供优异的导电性能而且其所具有的丰富的表面端基能进行更好的改性。所述的Ag@MXene复合薄膜中引入Ag的目的是为了增加MXene薄膜片层之间的距离并且在片层之间增加导电通路，其主要原因在于硝酸银中的银离子与MXene片层上的Ti元素发生氧化还原反应而被还原成银颗粒从而增加片层之间的间距并提供更多的导电通路。方法具有简单、高效、设备要求低、适用范围广、环境友好且成本低的优点，可有效避免MXene类电磁屏蔽薄膜电导率低的问题，所得复合薄膜可用于电磁屏蔽领域，在电磁屏蔽领域具有很高的潜在应用价值。
[0021]本专利技术所述的一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜，采用选择性刻蚀法制备MXene分散液以用作后续基体，使用硝酸银作为氧化剂，银离子可被MXene片层上的Ti元素还原成银颗粒以此支撑起MXene片层并增加导电通路从而提升导电性能。所述高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜电导率高、易于加工成型；所述复合薄膜电导率可达3120S/cm，电磁屏蔽性能可达68.5dB。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的MXene、Ag@MXene复合薄膜的电磁屏蔽性能图；
[0023]图2为本专利技术的Ag@MXene复合薄膜的SEM图；
[0024]图3为本专利技术的MXene、Ag@MXene复合薄膜的电导率图。
具体实施方式
[0025]为使本领域技术人员可了解本专利技术的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本专利技术所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
[0026]本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本专利技术的范围，即本
技术实现思路
可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
[0027]本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
[0028]本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由
……
组成”和“主要由
……
组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
[0029]本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：制备MXene分散液；S2：制备硝酸银水溶液；S3：将所述硝酸银水溶液加入MXene分散液中进行氧化还原反应得到AgNPs/MXene分散液，后采用真空辅助过滤法制得高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜。2.根据权利要求1所述的高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述制备MXene分散液的过程为：以钛碳化铝为原料，通过原位HF刻蚀法，选择性刻蚀钛碳化铝中的铝层；将所得产物用浓盐酸和去离子水离心洗涤除去杂质，再通过手摇剥离获得MXene分散液。3.根据权利要求2所述的高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述原位HF刻蚀法的刻蚀液为盐酸与氟化锂的复配溶液。4.根据权利要求2所述的高导电MXene基电磁屏蔽复合薄膜的制备方法，其特征在于，所述刻蚀的时间为24h～...

【专利技术属性】
技术研发人员：卓龙海，缑鹏飞，谢璠，沈东，何丽霞，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：