Co/C nanoparticles with low graphitization degree that have been prepared by an arc plasma method using methane as the carbon source exhibit high microwave absorption properties.

Nowadays, through various strategies such as composition regulation and structural design, the electromagnetic wave (EMW) attenuation ability of composites has been significantly improved. Nevertheless, at ultra-thin sample matching thicknesses, it is still a challenge for absorbing materials to possess high-intensity and wide bandwidth simultaneously. In this work, the cobalt/iron nitrilotriacetic acid chelates (Co/Fe-NAC) were fabricated by a one-step hydrothermal self-assembly strategy. Then, a series of carbon nanotubes-encapsulated Co/Co7Fe3 (Co/Co7Fe3@CNTs) nanocomposites were constructed by coating glucose hydrothermal carbon on Co/Fe-NAC precursors and subsequent calcination process. By controlling the Co/Fe ion content, the magnetic phase ratio in the product can be efficiently regulated to comprehensively optimize microwave absorption (MA) performance. The minimum reflection loss (RL) of the optimized sample is −42.6 dB at only 1.1 mm thickness, and the effective absorption bandwidth (EAB) reaches up to 10.1 GHz (7.9–18 GHz). Surprisingly, for all samples, the widest EAB can exceed 8.2 GHz at the ultra-thin thickness (thinner than 1.3 mm) and the strongest RL values are all below −30 dB (99.9 % EMW can be absorbed). Such excellent MA performance is attributed to the strong magnetic loss of highly dispersed magnetic nanoparticles, the strong dielectric properties of carbon nanotubes and shells, optimized impedance matching, as well as the synergistic effect of multi-dimensional heterogeneous components and structures. Moreover, the high-frequency structure simulator (HFSS) was used to further analyze the multi-polarization behaviors and heterogeneous magnetic coupling effect. This work may provide a new direction to the fabrication of efficient and ultra-thin absorbers, and Co/Co7Fe3@CNTs nanocomposites may become a promising candidate for practical application in the MA field.

Carbon nanofibers (CFs) have been widely applied as electrodes for energy storage devices owing to the features of increased contact area between electrodes and electrolyte, and shortened transmission route of electrons. However, the poor electrochemical activity and severe waste of space hinder their further application as supercapacitors electrodes. In this work, MnO2−x nanoflowers restricted and epitaxial growth in/out carbon nanofibers (MnO2/MnO@CF) were prepared as excellent electrode materials for supercapacitors. With the synergistic effect of uniquely designed structure and the introduction of MnO and MnO2 nanoflowers, the prepared interconnected MnO2/MnO@CF electrodes demonstrated satisfactory electrochemical performance. Furthermore, the MnO2/MnO@CF//activated carbon (AC) asymmetric supercapacitor offered an outstanding long-term cycle stability. Besides, kinetic analysis of MnO2/MnO@CF-90 was conducted and the diffusion-dominated storage mechanism was well-revealed. This concept of "internal and external simultaneous decoration" with different valence states of manganese oxides was proven to improve the electrochemical performance of carbon nanofibers, which could be generalized to the preparation and performance improvement of other fiber-based electrodes.