本发明涉及一种碳纳米片上负载双金属氧化物纳米颗粒的制备方法，还涉及按照该方法得到的产品以及该产品在光热填料及微波吸收领域的应用，属于纳米材料制备和应用。
背景技术：
1、电子通讯技术的飞速发展深刻改变了人类的生活方式，显著提高了生活质量。然而，这些电子仪器工作时不可避免地会发出大量有害的电磁辐射，除了会对电子器件的灵敏度和精度产生电磁干扰问题，还可能与一些严重的疾病有关，如失眠、健忘症，甚至癌症。为了解决这一紧迫的电磁污染问题，迫切需要推进高效微波吸收材料。尽管微波吸收材料在其吸收性能上取得了重大进展，但探索其在不同情况下的多功能潜力仍然至关重要。例如，在低温环境下光热性能优异的微波吸收材料不仅可以减轻电磁辐射的危害，还可以通过吸收太阳能为人体提供足够的热量，或调节环境温度，保证设备的稳定性。
2、微波吸收材料的性能主要取决于阻抗匹配条件和衰减能力。然而，实现这两个因素之间的最佳平衡往往需要结合具有不同电磁性能的材料并设计特定的微结构。同样，光热转换过程中材料的光热性能主要取决于光的收集能力和光热转换效率。单组分材料由于其结构简单，往往不能同时提供高的光吸收能力和有效的光热转换效率。构建多组分纳米复合材料可以实现协同多功能性，为微波吸收提供调制的电磁参数和多种损耗机制。此外，通过调整其形状、尺寸、成分和周围环境，多组分异质结可以表现出不同的热、光子和电子特性，从而可以精确地调整其光热特性。然而，合成多组分纳米复合材料通常需要多个步骤，从衬底制备开始，然后是外延生长或部分转变以构建异质界面。这些延长的合成步骤和表面活性剂或辅助试剂的使用增加了时间和操作成本。
3、二维碳纳米片(cnss)具有高表面积、可调谐的形貌和优异的电子传输特性，在各个学科中引起了极大的关注。然而，由于阻抗不匹配和转换机制单一，它们的微波吸收性能和光热性能远远达不到实际要求。近年来，人们探索将金属氧化物与cnss结合形成多组分纳米复合材料，以提高复合材料的性能并实现更多的多功能性。值得注意的是，在大多数报告中，金属氧化物纳米颗粒与cnss结合的合成路线通常涉及复杂的多步骤程序，以确保金属氧化物纳米颗粒在cnss上的均匀分散和结构稳定。这个过程非常精细复杂，经常导致纳米颗粒间的聚集，以及与cnss的整合不良，从而降低了整体性能。这些过程通常至少包括一个溶剂热反应，然后是退火，水解或沉积步骤，使重现性和可扩展性复杂化。因此，迫切需要一种简单易行和直接可控的合成策略，将金属氧化物纳米颗粒与cnss结合起来用于实际应用。
技术实现思路
1、针对传统二维碳纳米片合成工艺复杂、结构单一等问题，本发明提供了一种协同自组装策略，用于一锅一步合成双金属氧化物纳米颗粒修饰碳纳米片的多组分纳米复合材料，其中两种过渡金属氧化物同时均匀分布并装饰在碳纳米片(cnss/tio2/fe3o4)表面，无需任何辅助试剂或额外处理。在这项研究中，我们开发了一种在液相化学过程中，以单层的mxene(ti3c2tx)纳米片为基体材料，利用具有亲水羧基和亲脂烷基链的油酸分子促进了协同效应，通过其表面活性剂的作用、还原和化学吸附来调节纳米颗粒的生长速度和形态，防止其团聚。反应3小时后，在cnss上得到了具有均匀修饰的tio2纳米粒子和fe3o4纳米粒子的最终样品。同时本发明所得复合材料结构稳定，具有高效的电磁波吸收性能、卓越的光热转换性能，在光热填料、电磁波吸收等领域具有广泛的应用价值。
2、本发明具体技术方案如下：
3、一种碳纳米片上负载双金属氧化物纳米颗粒的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）通过原位生成的氢氟酸选择性蚀刻max相粉末(ti3alc2)中的al层，进一步通过乙醇小分子插层、超声分散，冷冻干燥后得到薄层mxene ti3c2tx纳米片；
5、（2）将mxene(ti3c2tx)纳米片一步转化为表面均匀修饰有二氧化钛（tio2）纳米颗粒和四氧化三铁（fe3o4）纳米颗粒的碳纳米片。其化学环境由“希莱克技术”提供，前驱体为乙酰丙酮铁和mxene(ti3c2tx)纳米片，氧化剂为油酸、反应溶剂为油胺混合体系。反应温度为300℃，反应时间为2小时。
6、进一步的，所述mxene(ti3c2tx)纳米片是一种二维材料，属于mxene家族，通过选择性蚀刻三元碳化物ti3alc2中的铝原子形成。mxene的化学通式为mn+1xntx，其中m代表前期过渡金属，x代表碳和/或氮原子，而tx表示最外层暴露的m层上的表面基团，如-f、-o、-oh等。这种材料具有多种吸引人的特性，例如优异的导电性和机械性能，以及良好的化学稳定性。mxene ti3c2tx纳米片还具有较大的表面积，可以通过在其表面引入不同的化学基团轻松地进行功能化。由于其高导电性和大表面积，mxene ti3c2tx已被探索用于光热、微波吸收等各种领域。
7、进一步的，步骤（1）中，化学刻蚀法的操作方式为：将ti3alc2纳米晶体加入到盐酸和氟化锂反应体系中，然后在聚四氟乙烯烧杯中搅拌反应，选择性蚀刻ti3alc2中的al层。反应温度为室温28℃，刻蚀反应的时间为36小时，反应结束后用去离子水洗涤产物至上清液ph>6。用乙醇再次分散所得产物，充分摇晃后冰水浴超声2 h，将所得分散液离心后，取上层清液用去离子水再次洗涤离心，最后冷冻干燥制得mxene ti3c2tx纳米片。
8、进一步的，步骤（2）中，将乙酰丙酮铁(2 mmol)、mxene ti3c2tx纳米片(200 mg)、油酸(8 mmol)和油胺（20 ml）的混合物置于装有温度计和回流冷凝器的100 ml圆底烧瓶中，在氩气流和磁力搅拌下将反应介质加热至130 ℃，保持1 h以除去氧气、微量水分和其它杂质。然后，将混合物以约5 ℃/min的速度加热至210 ℃，保持1 h。再将温度以5 ℃/min的速度升高至300 ℃，保持120 min。然后，移除热源，让溶液冷却至室温。通过离心(6000 rpm，30 min)收集cncs/tio2/fe3o4纳米复合材料。最后，将纳米复合材料清洗几次并60 ℃干燥5h。
9、本发明通过溶剂热分解法，一步制备出二氧化钛（tio2）纳米颗粒和四氧化三铁（fe3o4）纳米颗粒均匀分散修饰碳纳米片cncs/tio2/fe3o4复合材料。克服了碳纳米片合成路线复杂以及组成单一的不足，在电磁波吸收及光热转换填料领域具有很好的应用前景。因此，本发明制备的cncs/tio2/fe3o4复合材料及其在电磁波吸收和光热转换填料领域的应用也在本发明保护范围之内。
10、本发明以mxene ti3c2tx纳米片为前驱体，通过溶剂热分解法制得cncs/tio2/fe3o4纳米复合材料，二氧化钛（tio2）纳米颗粒和四氧化三铁（fe3o4）纳米颗粒均匀的生长在碳纳米片的表面上，极好的解决了传统碳纳米片合成工艺困难、可重复性差和难以与其它纳米颗粒结合的问题，并拥有优异的光热转换和电磁波吸收性能。
11、与现有技术相比，本发明的优点在于：
12、1、本发明以mxene ti3c2tx纳米片为基体材料，结合油酸热分解氧化法制得cncs/tio2/fe3o4，制备工艺简便易行，可复现性高。
13、2、本发明制备了具有均匀分散二氧化钛（tio2）纳米颗粒和四氧化三铁（fe3o4）纳米颗粒修饰的碳纳米片。利用具有亲水羧基和亲脂烷基链的油酸分子促进了协同效应，通过其表面活性剂的作用、还原和化学吸附来调节纳米颗粒的生长速度和形态，防止其团聚。无需任何辅助试剂或额外处理。
14、3、本发明制备的cncs/tio2/fe3o4复合材料结构稳定，具有高效的电磁波吸收性能、卓越的光热转换性能以及良好的抗氧化性能，在光热填料、电磁波吸收等领域具有广泛的应用价值。
1.一种碳纳米片上负载双金属氧化物纳米颗粒的制备方法，其特征是：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述max材料为400目ti3alc2粉末。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（1）中，化学刻蚀法的操作方式为：由盐酸和氟化锂反应产生原位生成的氢氟酸，其选择性蚀刻max相粉末（ti3alc2）中的al层，进一步通过乙醇小分子插层、超声分散，冷冻干燥后得到单层mxene(ti3c2tx)纳米片，反应温度为室温28℃，刻蚀时间为36 h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（2）中，热分解法的化学环境由“希莱克技术”提供，前驱体为乙酰丙酮铁和单层mxene(ti3c2tx)纳米片，氧化剂为油酸、溶剂为油胺反应混合体系；反应温度为300℃，反应时间为2小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：max（ti3alc2）按照以下方法制得：
6.一种权利要求1-5中任一项所述的碳纳米片上负载双金属氧化物纳米颗粒的制备方法制得的cnss/tio2/fe3o4复合材料。
7.一种权利要求6所述的cnss/tio2/fe3o4复合材料，其特征是：在cnss/tio2/fe3o4复合材料中，tio2纳米颗粒和fe3o4纳米颗粒均匀修饰在碳纳米片表面。
8.一种权利要求6所述的cnss/tio2/fe3o4复合材料在光热填料、电磁波吸收和能源存储领域中的应用。
