[发明专利]一种三维MXene的制备方法

说明书

本发明公开一种三维MXene的制备方法，属于功能材料制备技术领域，在惰性气体保护下，将二维MXene按照质量体积比g︰mL为0.2‑1︰100的比例分散在溶剂中，超声分散30‑90min形成二维MXene分散液，然后进行冷冻，冷冻之后在冷冻干燥机中干燥得到三维MXene；本发明方法操作简单，制备条件温和，绿色无污染，且成本低廉，可解决二维层状MXene制备及应用过程中的片层堆叠问题，制备的三维MXene具有三维的多孔网状结构、高的比表面积。

技术领域

本发明具体涉及一种三维多孔MXene材料的制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

三维MXene，是二维MXene通过结构优化得到的一种三维多孔材料，具有三维网状结构、高的孔隙率、高的比表面积，克服了MXene易团聚、堆叠、片层间导电性差的问题。在光电催化、储能、吸附和阻燃等领域具有很好的应用前景。目前其制备方法主要有碱化法和溶剂热法。碱化法制备过程中存在安全问题，因KOH是强碱具有强的腐蚀性。而溶剂热法需加入有机溶剂（乙二胺），对环境易造成污染，且其条件苛刻、制备工艺也较为繁琐，一定程度上限制了其大规模生产应用。

发明内容

针对现有制备方法和二维MXene材料在制备及应用过程中存在的堆叠、团聚问题，本发明的目的在于提供一种三维MXene的制备方法，该制备方法操作简单，条件温和，绿色无污染且成本低廉，适合于大规模的批量生产，制备的MXene具有三维的多孔结构，高的比表面积，可广泛应用于储能、光电催化、阻燃和吸附等领域。

本发明的技术方案可通过以下步骤实现：

在惰性气体保护下，将二维MXene按照质量体积比g︰mL 为0.2-1︰100的比例分散在溶剂中，超声分散30-90min形成二维MXene分散液，然后进行冷冻，冷冻之后在冷冻干燥机中干燥得到三维MXene。

所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气或氡气。

所述MXene为Ti₃C₂、Ti₂C、Ti₂N、Ti₃CN、Ti₄N₃、Ta₂C、Mo₂TiC₂、Mo₂C、Zr₃C₂、 Hf₃C₂、Ta₄C₃、Cr₂C、Cr₃C₂、V₂C、V₃C₂、 Nb₂C、Nb₄C₃或(Ti_0.5Nb_0.5)₂C，可市购得到或者按照现有技术制备得到。

所述溶剂为去离子水或乙醇。

所述超声分散为超声波清洗机分散或超声细胞粉碎机分散。

所述冷冻为快速冷冻，包括液氮冷冻或冰箱冷冻。

所述在冷冻干燥机中干燥是在低于零下30℃干燥60-150h。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）本发明方法操作简单易行，制备条件温和，绿色无污染且成本低廉。

（2）本发明方法制备的MXene具有三维的多孔结构，有利于离子传输和电子的传导，提高了材料的导电性同时还有利于气、液相传质到MXene表面，从而在储能、光电催化、阻燃和吸附等领域具有很好的应用前景。

附图说明