西工大：空位工程和雜原子調控的N摻雜多孔碳氣凝膠用於微波吸收

本文要點：

通過席夫鹼反應對剛性有機聚合物氣凝膠進行直接熱解，從而合成空位工程和雜原子調控的N摻雜多孔碳氣凝膠

​成果簡介

碳材料有望成為輕質吸收體的候選材料，但是，結構設計和成分控制仍然面臨著巨大的挑戰。本文，西北工業大學Panbo Liu等研究人員在《Carbon》期刊發表名為「Vacancies-Engineered and Heteroatoms-Regulated N-Doped Porous Carbon Aerogel for Ultrahigh Microwave Absorption」的論文，研究開發一種可控方法來合成空位工程和雜原子調控的N摻雜多孔碳氣凝膠（NPCA），包括通過席夫鹼反應和隨後的熱解過程形成剛性有機聚合物氣凝膠的明膠。通過提高熱解溫度，N雜原子的比例減少，同時可以產生更多的空位，從而調節了微波的吸收性能。

作為微波吸收劑，由於阻抗匹配，互連的導電網絡和多重散射，NPCA具有超高的吸收性能。平衡傳導損耗和偶極/界面極化，在2.6 mm的厚度下實現最佳反射損耗-61.7 dB，並且當NPCA-800的厚度範圍為1 mm至4 mm時，有效帶寬高達11.7 GHz。考慮到出色的性能和精確的可控制性，我們認為合成的碳氣凝膠可以用作輕質的微波吸收劑，並且這種方法為製造具有可調組成/結構的有機聚合物氣凝膠的碳氣凝膠提供了最前沿的課題。

圖文導讀

方案1。空位設計和雜原子調節的分級NPCA形成過程的示意圖。

圖1。分層NPCA-700（ac），NPCA-800（df），NPCA-900（gi）和NPCA-1000（jl）的SEM圖像，TEM圖像和SAED模式

圖2。分層NPCA-700，NPCA-800，NPCA-900和NPCA-1000的XRD圖譜（a），拉曼光譜（b），N 2吸附-解吸等溫線（c）和孔徑分布（d）。

圖3。3D投影圖，最大R L值和| Z in / Z 0 | 相對於等級NPCA-700（ac），NPCA-800（df），NPCA-900（gi）和NPCA-1000（jl）的R L值。

圖4。分層NPCA可能的微波吸收機制的示意圖。

圖5。分級NPCA-700，NPCA-800，NPCA-900和NPCA-1000的阻抗匹配（a）和衰減常數（b）。

小結
總之，通過席夫鹼反應從剛性引發的有機聚合物氣凝膠中合成空位設計和雜原子調控的分級N摻雜多孔碳氣凝膠，而無需進行冷凍乾燥。所獲得的分層的N摻雜的多孔碳氣凝膠表現出最佳的吸收性能。

文獻：