这篇文档属于类型a，即报告了一项原创性研究的学术论文。以下是针对该研究的详细学术报告：
一、研究团队与发表信息
本研究由Yuting He（第一作者）、Yongjin Zou（通讯作者）、Lixian Sun（通讯作者）等团队完成，作者单位均为Guilin University of Electronic Technology（中国广西桂林电子科技大学）。论文标题为《Multifunctional Phase-Change Materials with Ni-MOF/MXene Hierarchical Network for Thermal Energy Storage, Photothermal Conversion, and Excellent Electromagnetic Shielding》，发表于Journal of Energy Storage（2025年3月），卷119，文章编号116385。
二、学术背景与研究目标
科学领域与背景
研究聚焦于多功能相变材料（Multifunctional Phase-Change Materials, MPCMs）的开发，属于热能存储（Thermal Energy Storage, TES）与电磁屏蔽（Electromagnetic Shielding）交叉领域。传统相变材料（PCMs）如石蜡（Paraffin Wax, PW）虽具有高潜热储能能力，但存在导热性差、液态泄漏、功能单一等问题，限制了其在电子设备热管理、可再生能源系统等领域的应用。
研究动机与目标
团队提出通过金属有机框架（Metal-Organic Frameworks, MOFs）与二维MXene材料的复合，构建兼具热能存储、光热转换、电磁屏蔽的多功能复合材料。核心目标包括：
1. 解决传统PCMs泄漏问题；
2. 提升导热性能；
3. 赋予材料光热转换与电磁波吸收能力。
三、研究流程与方法
研究分为材料合成、表征、性能测试、应用验证四个主要阶段，具体流程如下：
1. 材料合成
- MXene纳米片的制备：通过氢氟酸（HCl/LiF）选择性蚀刻MAX相（Ti₃AlC₂），超声剥离得到单层Ti₃C₂Tx MXene。
- Ni-MOF微球的合成：采用溶剂热法，以Ni(NO₃)₂·6H₂O和苯三甲酸（H₃BTC）为原料，在DMF/水混合溶剂中反应，形成开放多孔的空心微球结构。
- Ni-MOF/MXene网络的构建：通过静电自组装将Ni-MOF微球负载于MXene纳米片上，形成三维分层多孔网络（质量比分别为0.5:1、1:1、2:1）。
- 复合相变材料（CPCM）的制备：通过真空辅助浸渍法将石蜡（PW）填充至Ni-MOF/MXene网络中，形成PW@Ni-MOF/MXene复合材料。
2. 材料表征
- 形貌与结构分析：
- SEM/TEM：证实Ni-MOF为直径约2 μm的空心微球，MXene为褶皱片状结构，复合后形成连续导热网络。
- XRD/FTIR：验证材料化学兼容性，PW的晶体结构未被破坏。
- XPS/BET：显示复合材料含C、O、Ni、Ti元素，比表面积达269.43 m²/g，孔隙率促进PW的高效封装。
3. 性能测试
- 热物理性能：
- DSC测试：PW@Ni-MOF/MXene-2的熔融焓（177.35 J/g）和结晶焓（176.73 J/g）接近纯PW，储能效率达99.97%。
- 导热系数：复合材料导热率（0.5065 W·m⁻¹·K⁻¹）较纯PW（0.1117 W·m⁻¹·K⁻¹）提升353%。
- 光热转换性能：
- 在500 mW/cm²光照下，复合材料表面温度达81.5°C，光热转换效率高达96.70%。
- 电磁屏蔽性能：
- 矢量网络分析：在17.78 GHz频率下，最小反射损耗（RL）为-51.76 dB，有效带宽5.29 GHz（厚度2.8 mm）。
4. 应用验证
- 电子设备热管理：将复合材料应用于智能手机处理器，90分钟高负载测试中，处理器温度降低2.3°C。
- 太阳能水加热：复合薄膜使水温从24.3°C升至43.5°C（光照20分钟）。
四、主要研究结果
- 结构优势：Ni-MOF/MXene的分层网络提供了高比表面积和连续导热路径，同时抑制MXene堆叠。
- 多功能性：材料同时实现高效热能存储（177.35 J/g）、光热转换（96.70%）、电磁屏蔽（RL=-51.76 dB）。
- 稳定性：100次热循环后，相变焓与化学结构保持稳定，TG分析显示热分解温度高于PW。
五、研究结论与价值
科学价值
- 提出了一种MOF/MXene协同设计策略，为多功能PCMs开发提供了新思路。
- 揭示了分层多孔结构对导热、光吸收、电磁波损耗的增强机制。
应用价值
- 电子设备：解决5G时代高功耗芯片的散热与电磁干扰问题。
- 可再生能源：适用于太阳能热电转换系统，提升能量利用率。
六、研究亮点
- 创新材料设计：首次将Ni-MOF空心微球与MXene复合，构建三维导热/电磁屏蔽网络。
- 性能突破：光热转换效率（96.70%）和电磁屏蔽效能（-51.76 dB）均优于同类报道（如文献中对比的MoS₂@CNTs、C-LDH@MXene等）。
- 多场景应用验证：从实验室测试（DSC、VNA）到实际场景（手机散热、太阳能加热）的完整链条验证。
七、其他有价值内容
- 环保与成本：采用真空浸渍法，工艺简单且可规模化。
- 扩展性：该方法可推广至其他MOF（如ZIF-8）或二维材料（如石墨烯）的复合设计。
（全文约2000字）