30446

بررسي اثر نوع اتصال دهنده¬ي آلي بر ساختار، ريزساختار، خواص مغناطيسي و خواص جذب مايكروويو كامپوزيت NiCo2O4/MXene سنتز شده بر اساس چارچوب آلي-فلزي

كارشناسي ارشد

مهندسي واد-شناسايي و انتخاب مواد مهندسي

1399

1402/8/23

سيد مرتضي مسعودپناه-حميدرضا كوهدار

مهندسي مواد و متالورژي

با توسعه¬ي تجهيزات الكترومغناطيسي و فناوري‌هاي بي‌سيم، آلودگي‌هاي الكترومغناطيسي، تهديدي جدي را براي سلامت انسان و تجهيزات ارتباطاتي و نظامي ايجاد مي¬كند. به منظور حفاظت از اثرات اين گونه آلودگي-ها، مواد جاذب امواج الكترومغناطيس با ضخامت كم و بازدهي بالا توجه محققين را به خود جلب كرده است. اخيراً، چارچوب¬هاي آلي-فلزي به دليل ساختارهاي شيميايي قابل تنظيم، خواص متنوع، مساحت سطح ويژه زياد و توزيع يكنواخت منافذ، توجه زيادي را به خود جلب كرده¬اند. در اين پژوهش، به منظور بهره¬مندي از خواص ذاتي اين چارچوب¬ها، اسپينل NiCo2O4 را بر اساس چارچوب¬هاي آلي-فلزي سنتز شد و اثر نوع و مقدار اتصال دهنده¬ي آلي را بر ساختار، ريزساختار، خواص مغناطيسي و خواص جذب مايكروويو ماده¬ي NiCo2O4 بدست آمده بررسي شد. در بخش اول، سه نوع چارچوب آلي-فلزي بر اساس سه نوع ليگاند آلي اسيد تريميزيك، 2-متيل ايميدازول و ترفتاليك اسيد به روش هيدروترمال سنتز شدند و به ترتيب MOF-H3BTC، MOF-2-MIM و MOF-H2BDC ناميده شدند. ماده NiCo2O4 با عمليات تجزيه¬ي حرارتي بعدي در دماي °C450 بدست آمد و بر اساس سه نوع ليگاند فوق به ترتيب BTC، MIM و BDC نامگذاري شدند و داراي مساحت سطح ويژه¬ي 02/9، 25/20 و m2/g 45/19 و مغناطش اشباع emu/g 11/3، emu/g 33/1 و emu/g 73/3 و نيروي وادارندگي مغناطيسي Oe4/145، Oe09/388 و Oe21/284 بودند. MIM با ساختار متخلخل و اسفنج¬مانند بهترين عملكرد را با حداقل بازتاب dB 19- و پهناي باند GHz 7/4 با ضخامت mm 6/1 در باند Ku از خود نشان داد. در بخش دوم، دو نوع كامپوزيت NiCo2O4/MXene داراي 25 درصد وزني و 50 درصد وزني مكسن از تطريق تركيب Ti3C2 را با MOF-2-MIM ساخته شدند و دوباره در دماي °C450 تحت عمليات تجزيه¬ي حرارتي قرار گرفتند. كامپوزيت¬هاي بدست آمده را MIM-0.25Ti3C2 و MIM-0.5Ti3C2 نامگذاري شدند و داراي سطح ويژه¬ي 18/34 و m2/g 46 بودند.كامپوزيت MIM-0.5Ti3C2 با ساختار متخلخل بهترين عملكرد را با حداقل افت بازتاب dB 52- با ضخامت mm 8/2 و پهناي باند جذب موثر GHz 5 در باند Ku در ضخامت mm 2 از خود نشان داد.

1402/11/18

Investigating the effect of the type of metal precursor organic binder on the structure, microstructure, magnetic properties and microwave absorption properties of NiCo2O4/MXene composite synthesized based on the metal-organic framework

1/1/1900 12:00:00 AM

With the development of electromagnetic equipment and wireless technologies, electromagnetic pollution poses a serious threat to human health and communication and military equipment. In order to protect the effects of these types of pollution, electromagnetic wave absorbing materials with low thickness and high efficiency have attracted the attention of researchers. Recently, metal-organic frameworks have attracted much attention due to their tunable chemical structures, diverse properties, high specific surface area, and uniform pore distribution. In this research, in order to benefit from the inherent properties of these frameworks, NiCo2O4 nanocomposite was synthesized based on organic-metallic frameworks and the effect of the type and amount of organic binder on the structure, microstructure, magnetic properties and the microwave absorption properties of the obtained NiCo2O4 material were investigated. In the first part, three types of organic-metallic frameworks based on three types of organic ligands, trimisic acid, 2-methylimidazole, and terephthalic acid, were synthesized by hydrothermal method and named MOF-H3BTC, MOF-2-MIM, and MOF-H2BDC, respectively. The NiCo2O4 material was obtained by subsequent calcination at 450 degrees Celsius and named BTC, MIM and BDC based on the three types of ligands mentioned above and has a specific surface area of 9.02, 20.25 and 19.45 square meters per gram, the saturation magnetization was 11.3 emu/g, 1.33 emu/g and 3.73 emu/g and the magnetic coercive force was 145.4, 388.09 and 284.21 Oe. MIM with a porous and sponge-like structure showed the best performance with a minimum reflection of -19 dB and a bandwidth of 4.7 GHz with a thickness of 1.6 mm in the Ku band. In the second part, two types of composites containing 25% by weight and 50% by weight of Ti3C2 were combined with MOF-2-MIM and subjected to calcination again at a temperature of 450 degrees. The obtained composites were named MIM-0.25Ti3C2 and MIM-0.5Ti3C2 and had a specific surface area of 34.18 and 46 square meters per gram. MIM-0.5Ti3C2 composite with a porous structure has the best performance with a minimum reflection loss of -52 dB It showed a decibel with a thickness of 2.8 mm and an effective absorption bandwidth of 5 GHz in the Ku band with a thickness of 2 mm.

چارچوب¬هاي آلي-فلزي , اسپينل نيكل كبالتيت , مكسن كاربيد تيتانيوم , مواد جاذب امواج الكترومغناطيس

Metal-organic frameworks , Spinel NiCo2O4 , Ti3C2 MXene , Electromagnetic waves absorption materials

Kazem Ranjbar

Seyyed Morteza Masoudpanah- Hamidreza Koohdar