ACS Appl. Mater. Interfaces:Pickering乳液聚合法制备Ti3C2Tz-聚合物薄膜及电子应用

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一、文章概述

MXene/聚合物复合材料因其高导电性和电磁干扰(EMI)屏蔽、储能和催化等广泛的应用而受到了广泛的关注。然而，由于MXenes在普通聚合物中分散的困难，制备具有高电导率和令人满意的EMI屏蔽性能的MXene/聚合物复合材料具有挑战性，特别是在低MXene负载的情况下。这篇文章报道了在Pickering乳液中使用分散聚合制备MXene/聚合物颗粒，并证明了这些复合粉末可以作为EMI屏蔽性能优异的MXene/聚合物复合薄膜的原料。以Ti3c2Tz纳米片作为代表的MXene，用三种不同的单体制备了装甲粒子。通过x射线光电子能谱和扫描电子显微镜证实了粒子表面纳米片的存在。将聚合物Tg以上的装甲颗粒热压，得到Ti3C2Tz/聚合物复合薄膜；由于颗粒原料模板的纳米片网络，薄膜具有导电性。这篇文章中的研究，为制备低MXene载荷下的MXene/聚合物复合薄膜提供了一种新的方法。

二、图文导读

图1.概述Ti3C2Tz聚合物颗粒制备方法，用于制备高导电性、快速射频加热和良好的电磁屏蔽性能的MXene-聚合物复合薄膜。

图2.ti3C2Tz纳米片：(A)真空辅助过滤膜的XRD；(B)分散材料的TEM；(C)分散的AFM(inset显示Ti的厚度)。(D)Ti3C2Tz冻干样品的扫描电镜。

图3.Ti3C2/苯乙烯(A)乳液和(B)装甲颗粒的光学显微镜图像和瓶(内嵌)的数字图像。比例标尺为100μm。

图4.Ti3c2Tz/PS装甲粒子的表征：(a，b)SEM图像、(c)XPS测量谱和(d)XPS高分辨率Ti 2p谱。

图5.Ti3C2Tz/聚苯乙烯复合膜的表征图。

三、全文总结

综上所述，在皮克林乳液中通过分散聚合合成Ti3C2Tz/ps装甲颗粒，制备了低Ti3C2Tz负载、电导率高、快速射频加热速度、良好的EMI屏蔽能力的复合薄膜。采用nacl絮凝Ti3C2Tz纳米片稳定水单体乳液和Ti3C2Tz装甲聚合物颗粒中液滴单体相的聚合。通过SEM、XPS和TGA验证了Ti3C2Tz/PS核心的−壳层结构，这些颗粒的结构对聚合物核心的T_g没有显著影响。在110°C下热压这些装甲粒子产生导电性Ti3C2Tz/聚合物复合膜；扫描电镜表征显示了薄膜表面和截面的圆形特征，支持了由粒子模板的Ti3C2Tz纳米片网络的形成。通过XRD和XPS验证了纳米片的化学结构，表明缺乏氧化。Ti3C2Tz/PS薄膜的电导率为0.011S/cm，在135−150MHz的比频范围内，具有快速的射频加热速率(13−15°C/s)。此外，这些厚度为5.19mm的结构复合薄膜具有较高的EMISE，具有吸附主导的屏蔽机制。其他聚合物的使用可以控制加工的温度。这种制备MXene/聚合物薄膜的粒子模板方法可以获得复合膜中有序的MXene网络，并克服了在熔体加工和溶液共混中观察到的纳米片聚集或重包装的倾向，从而在低MXene负载下增强了电性能。此外，该方法避免了有机溶剂的使用，并扩大了可获得的MXene/聚合物组合物的范围，用于各种和定制的应用。

文章链接：

https://doi.org/10.1021/acsami.1c16234

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