综述：金属有机骨架衍生的钴/氮磷掺杂碳空心多面体用于宽带微波吸收

本工作通过植酸蚀刻与热解策略，成功制备了具有空心多面体结构的N,P共掺杂碳封装钴(Co)复合材料。该材料结合磁性钴纳米颗粒与异质原子掺杂碳基体的优势，实现了优异的阻抗匹配与多尺度衰减机制，在2.9 mm厚度下取得-49.60 dB的最小反射损耗(RLmin)及7.69 GHz的有效吸收带宽(EAB)，为开发轻质宽带微波吸收(EMW)材料提供了新思路。

　　

Introduction

随着电子设备的快速发展与普及，电磁辐射与干扰对人类健康的影响日益凸显。开发高效电磁波(EMW)吸收材料具有重要意义。当前材料普遍存在损耗机制单一、填料含量高、带宽窄及反射损耗能力差等问题。研究者致力于开发兼具介电损耗与磁损耗优势的新型EMW吸收材料，以实现更高吸收效率、更宽有效带宽和更好反射损耗性能。

金属有机骨架(MOF)材料由金属节点与有机配体构成，可通过改变金属离子(如Co²⁺、Zn²⁺、Cu²⁺等)和配体类型灵活调节结构，在电磁波吸收领域备受关注。然而MOF材料的高介电常数导致阻抗失配，恶化EMW吸收性能。因此实现良好阻抗匹配仍是重大挑战。

Materials and Methods

实验采用六水合硝酸钴(Co(NO₃)₂·6H₂O)、2-甲基咪唑(2-mIm)、植酸(PA)、甲醇和乙醇等试剂。ZIF-67的合成基于文献方法：将Co(NO₃)₂·6H₂O溶于去离子水形成溶液A，6.826 g 2-mIm溶于另一容器。通过植酸蚀刻与热解法制备Co/N,P掺杂碳空心多面体复合材料。

Results and Discussion

合成过程如图1所示。首先通过Co²⁺与2-mIm反应合成多面体瓜子形ZIF-67。随后引入植酸作为蚀刻剂，其优先渗透到ZIF-L内部并破坏弱Co-N键。植酸蚀刻过程可控，有效防止过度蚀刻同时保持多面体形态。热解后，最终产物保持原始多面体形状但转变为空心结构。

该复合材料展现出卓越的EMW吸收性能，可通过调节前驱体中Co²⁺含量和热解温度进行优化。导损耗、极化损耗和磁损耗的组合有助于异质复合材料的显著EMW吸收性能。S1-Co/C-NP-800样品在2.9 mm厚度下实现-49.6 dB的RL_min，在2.5 mm厚度下EAB最大达7.69 GHz。

空心多面体结构与磁性钴纳米颗粒结合，增强介电/磁损耗。优化的阻抗匹配与多尺度衰减机制实现出色的电磁能量转换。氮磷掺杂碳基体中的缺陷有利于提高电子迁移率和极化响应。

Conclusions

通过植酸蚀刻和热解法合成了Co/C-N,P掺杂碳空心多面体复合材料。该复合材料表现出优异的EMW吸收性能，可通过调节前驱体中的Co²⁺含量和热解温度进行定制。导损耗、极化损耗和磁损耗的组合有助于异质复合材料的显著EMW吸收性能。该策略实现了具有多面体结构、金属嵌入和异质原子掺杂的轻质宽带吸收剂。

磁性金属与N,P掺杂碳基体的结合提供异质界面并优化阻抗匹配，有利于延长EMW传播路径和提高损耗能力。含磁性金属和N,P掺杂碳复合材料的设计与合成显著提升了EMW吸收性能。