废弃湿巾制备装甲状N/S共掺杂碳纤维的绿色合成及其宽带微波吸收性能研究

本文创新性地利用废弃湿湿巾为原料，通过三聚氰胺和二甲氨基二硫代甲酸钠(DTC)掺杂氮硫原子，制备出具有装甲状碳片层结构的N/S共掺杂碳纤维(NSCF)。该材料兼具7.04 GHz超宽有效吸收带宽(EAB)和-50.81 dB优异反射损耗(RL)，其三维导电网络和异质原子极化中心协同增强了介电损耗能力，为纤维素基电磁功能材料的绿色回收提供了新策略。

　　

Highlight

本研究以废弃湿湿巾为原料，通过创新性的N/S原子掺杂策略，成功构建了具有装甲状碳片层包覆结构的碳纤维材料。这种独特的"铠甲"结构不仅显著增加了材料的比表面积，还优化了阻抗匹配特性，使其在微波吸收领域展现出突破性性能。

Material

实验材料包括从电子科技大学校园收集的维达牌废弃湿湿巾，以及二甲氨基二硫代甲酸钠水合物(C₃H₆NNaS₂·2H₂O)和三聚氰胺(C₃H₆N₆)。所有化学试剂均直接使用，无需进一步纯化。

Preparation of N/S doped carbon matrix composites

废弃湿湿巾预处理采用沸水浸泡清洗2.5分钟。纤维素表面的羟基与DTC分子中的硫氨基和羧酸基形成配位位点，为后续三聚氰胺结合提供了丰富的化学活性位点。这种分子级设计确保了N/S原子在碳骨架中的均匀掺杂。

Results and discussion

制备路线如图1所示，最终获得的NSCF-700材料(添加1.5g DTC和2.5g三聚氰胺，700°C退火)在2.4mm匹配厚度下展现出7.04 GHz的超宽EAB。材料的三维互连导电结构和异质原子诱导的界面极化共同提升了微波吸收性能。

Conclusions

该研究不仅解决了纤维素基碳材料损耗机制单一的问题，更重要的是为废弃湿湿巾的绿色回收提供了创新解决方案。制备的N/S共掺杂碳纤维材料在电磁污染治理领域展现出巨大应用潜力。