这篇文档属于类型a，是一篇关于镍有机框架（Ni-MOF）衍生高性能电磁波吸收材料的研究报告。以下是详细的学术报告内容：

主要作者及机构

本研究由Yu Ma、Shengxiang Xiong、Lijuan Cai、Lingsai Meng、Gang Chen、Chengjun Dong和通讯作者Hongtao Guan*共同完成，研究团队来自Yunnan Key Laboratory of Electromagnetic Materials and Devices, National Center for International Research on Photoelectric and Energy Materials, School of Materials and Energy, Yunnan University（云南大学材料与能源学院光电与能源材料国际联合研究中心、云南省电磁材料与器件重点实验室）。研究发表于期刊Carbon第233卷（2025年），文章编号119882，于2024年12月2日在线发表。

学术背景

研究领域：本研究属于电磁波吸收材料领域，聚焦于磁性碳基复合材料的设计与性能优化。

研究动机：随着电子信息技术快速发展，电磁污染（Electromagnetic Wave, EMW）已成为继水污染、空气污染和噪声污染后的第四大污染源。开发高性能电磁波吸收材料对保护人类健康和促进科技进步具有重要意义。传统磁性碳基复合材料（如磁性金属/碳复合材料）存在成分不均、微观结构紊乱等问题，而金属有机框架（Metal-Organic Framework, MOF）衍生的多孔碳基材料因其低密度、高孔隙率和稳定性成为理想候选材料。

研究目标：通过调控Ni-MOF前驱体的有机配体和热解温度，优化Ni/C复合材料的阻抗匹配与多重损耗机制，获得兼具优异电磁波吸收性能和导热性能的材料。

研究流程

1. Ni-MOF前驱体制备

• 方法：采用水热法合成三种不同有机配体的Ni-MOF（MOF-1、MOF-2、MOF-3），配体分别为1,4-苯二甲酸（H2BDC）、4,4’-联苯二甲酸（H2BPDC）和2-氨基对苯二甲酸（H2ATPT）。
  
• 步骤：将硝酸镍（Ni(NO3)2·6H2O）与配体溶解于DMF（二甲基甲酰胺）和水的混合溶剂中，加入三乙烯二胺（TEDA）作为结构导向剂，130℃反应24小时，离心洗涤后干燥。
  
• 表征：通过X射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）验证Ni-MOF的成功合成，扫描电子显微镜（SEM）显示不同配体导致MOF形貌差异（如片状、竹叶状或块状）。
  

2. Ni/C复合材料制备

• 热解过程：将Ni-MOF在氩气氛围中以2℃/min升温至目标温度（400℃、500℃、600℃），保温2小时，得到Ni/C复合材料（标记为Ni/C-x-y，x为MOF编号，y为热解温度）。
  
• 关键参数：热解温度影响碳骨架石墨化程度和镍纳米颗粒的结晶性。500℃热解时，Ni2+完全还原为零价镍（Ni0），碳框架形成多孔结构。
  

3. 材料表征与性能测试

• 结构分析：
  
  • XRD：确认Ni/C复合材料中镍的晶相（面心立方结构）和碳的无定形特征。
    
  • 拉曼光谱（Raman）：通过D峰（缺陷碳）与G峰（石墨化碳）强度比（ID/IG）评估石墨化程度，Ni/C-2-500的ID/IG最高（0.970），表明其缺陷较多。
    
  • 比表面积（BET）：Ni/C-2-500的比表面积为113.30 m²/g，孔隙结构有利于电磁波多重反射。
    
• 电磁参数测试：
  
  • 使用矢量网络分析仪（VNA）测量复介电常数（εr）和复磁导率（μr），计算反射损耗（RL）。Ni/C-2-500在2.5 mm厚度下最小反射损耗（RLmin）为-50.37 dB，有效吸收带宽（EAB）达6.0 GHz（12–18 GHz），覆盖Ku波段。
    
• 热导率测试：红外热成像显示Ni/C-2-500具有快速升温特性，表明其良好的导热性能。
  

主要结果

1. 有机配体的影响：H2BPDC配体制备的Ni/C-2-500表现出最优电磁波吸收性能，归因于其高比表面积和适中的石墨化程度，优化了阻抗匹配与介电损耗。
   
2. 热解温度的影响：500℃热解时，Ni/C复合材料兼具高磁损耗（饱和磁化强度Ms=35.25 emu/g）和介电损耗（tanδε≈0.3），而600℃热解导致石墨化过度，阻抗匹配恶化。
   
3. 损耗机制：
   
   • 介电损耗：主要来源于界面极化（多孔结构）和偶极极化（缺陷碳）。
     
   • 磁损耗：镍纳米颗粒的涡流损耗和铁磁共振共同作用。
     

结论与价值

科学价值：
- 通过配体和热解温度的协同调控，实现了Ni/C复合材料电磁参数的精确设计，为MOF衍生功能材料提供了新思路。
- 揭示了多孔结构与缺陷碳对电磁波吸收的增强机制，丰富了多重损耗理论。

应用价值：
- Ni/C-2-500兼具宽频吸收（Ku波段全覆盖）和导热性能，适用于高集成电子设备的电磁屏蔽与热管理。

研究亮点

1. 创新性方法：首次系统研究了不同有机配体对Ni-MOF衍生Ni/C复合材料电磁性能的影响，提出“配体-结构-性能”调控策略。
   
2. 性能突破：Ni/C-2-500的RLmin（-50.37 dB）和EAB（6.0 GHz）优于多数文献报道的Ni-MOF衍生材料（如对比表1中Ni/C-500的RLmin为-51.8 dB，但EAB仅3.48 GHz）。
   
3. 多功能集成：材料同时具备电磁波吸收和导热特性，解决了传统吸波材料散热不足的问题。
   

其他有价值内容

• 热重分析（TGA）：明确了Ni-MOF的热分解阶段，为热解温度选择提供依据。
  
• X射线光电子能谱（XPS）：证实Ni/C-2-500中镍的金属态（Ni0）和碳的杂原子掺杂（N、O），进一步解释了其极化损耗机制。
  

（报告全文约2000字，涵盖研究全流程与核心发现）