[发明专利]一种基于三维MXene的三维复合结构及其通用合成方法

权利要求书

1.一种基于三维MXene的三维复合结构的通用合成方法，其特征在于，所述的三维复合结构由三维MXene负载纳米结构组成，具有多孔结构，尺寸在0.2-50 μm之间；三维MXene上负载纳米结构的载量可调，负载量在5-80 wt.%之间；所述的纳米结构包括金属氧化物/氢氧化物、硫化物、磷化物、碳化物、贵金属或磷、硫、硒中的一种或两种以上；所述的通用合成方法包括以下步骤：

1）利用超声雾化器将MXene与金属盐、助剂的混合悬浮液雾化为气溶胶微液滴；其中，MXene的浓度为0.5-20 mg mL^-1，金属盐的浓度为0.01-0.1 mol L^-1，悬浮液的溶剂为水或含有1-11个碳原子的醇类中的至少一种；助剂、MXene、溶剂与金属盐的质量比为0.1-10 :1 : 50-2000 : 0.1-100；

2）以惰性气体或反应性气体为载气，将步骤1）得到的气溶胶微液滴吹入预设温度的高温炉内，快速干燥后得到基于三维MXene的三维复合结构颗粒；其中，高温炉的预设温度为400-800 ^oC，反应性气体为氢气、硫化氢、氨气中至少一种；所述的惰性气体为氮气、氩气或氦气中至少一种。

2.一种基于三维MXene的三维复合结构的通用合成方法，其特征在于，所述的三维复合结构由三维MXene负载纳米结构组成，具有多孔结构，尺寸在0.2-50 μm之间；三维MXene上负载纳米结构的载量可调，负载量在5-80 wt.%之间；所述的纳米结构包括金属氧化物/氢氧化物、硫化物、磷化物、碳化物、贵金属或磷、硫、硒中的一种或两种以上；所述的通用合成方法包括以下步骤：

1）利用超声雾化器将浓度为0.5-20 mg mL^-1的MXene悬浮液雾化为气溶胶微液滴，其中，MXene悬浮液的溶剂为水或含有1-11个碳原子的醇类中的至少一种；

2）以惰性气体为载气，将步骤1）得到的气溶胶微液滴吹入预设温度的高温炉内，快速干燥后得到三维MXene颗粒，其中，高温炉的预设温度为600 ^oC；

3）制备得到的三维MXene颗粒与金属盐在溶剂中混合均匀得到混合液，离心、洗涤干燥得到混合物；其中，三维MXene颗粒与金属盐的质量比为1 : 0.1-10；溶剂为水或含有1-11个碳原子的醇类中的至少一种；

4）在惰性或反应性气体保护下，将步骤3）制备得到的混合物放置于高温炉中煅烧处理得到基于三维MXene的三维复合结构颗粒，煅烧温度为500-800 ^oC，煅烧时间为1-5 h；惰性气体为氮气、氩气或氦气中至少一种，反应性气体为氢气、硫化氢、氨气中至少一种。

3.根据权利要求2所述的通用合成方法，其特征在于，将助剂加入步骤3）制得的混合液中，再进行离心、洗涤干燥得到混合物；其中，助剂、三维MXene颗粒、溶剂与金属盐的质量比为0.1-10 : 1 : 5-200 : 0.1-100。