[发明专利]一种有机强碱扩层Mxene材料及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种有机强碱扩层Mxene材料的制备方法，包括如下步骤：将Mxene材料加入有机强碱水溶液中搅拌，然后洗涤至pH为中性，再超声均匀，冷冻干燥得到有机强碱扩层Mxene材料。本发明还公开了一种有机强碱扩层Mxene材料，按照上述方法制备得到。本发明还公开了上述有机强碱扩层Mxene材料在制备锂离子电池和钠离子电池中的应用。本发明方法简单、能耗低，选用有机强碱实现对Mxene材料的扩层，且更大的阳离子半径得到更大的层间距，不仅加速了锂离子传输，而且对钠离子的存储大有益处，在锂离子电池和钠离子电池中得到很好的应用。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种有机强碱扩层Mxene材料及其制备方法、应用。

背景技术

Mxene(中文名称：二维过渡金属碳(氮)化物)是一种2011年发现的二维层状材料，展现了优异的电子电导率、表面亲水能力以及好的稳定性，层状结构的Mxene已经应用在储能、光催化、储氢以及吸附等领域。

但是，由于用HF酸刻蚀后制备Mxene材料的层间距是有限的，表面还残留有-F/-OH官能团，因此嵌锂能力较差；钠离子的半径大于锂离子，若要得到良好的嵌钠性能，对Mxene材料的扩层是非常必要的。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种有机强碱扩层Mxene材料及其制备方法、应用，本发明方法简单、能耗低，选用有机强碱实现对Mxene材料的扩层，且更大的阳离子半径得到更大的层间距，不仅加速了锂离子传输，而且对钠离子的存储大有益处，在锂离子电池和钠离子电池中得到很好的应用。

本发明提出的一种有机强碱扩层Mxene材料的制备方法，包括如下步骤：将Mxene材料加入有机强碱水溶液中搅拌，然后洗涤至pH为中性，再超声均匀，冷冻干燥得到有机强碱扩层Mxene材料。

优选地，有机强碱为四丁基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、苄基三甲基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、三甲基金刚烷基氢氧化铵、三甲基乙基氢氧化铵、苯基三甲基氢氧化铵、苯基三乙基氢氧化铵中的至少一种。

优选地，有机强碱水溶液的质量分数为5-40wt％。

优选地，搅拌温度为25-80℃。

优选地，搅拌时间为2-48h。

优选地，搅拌转速为200-1200rpm。

优选地，超声频率为28-100kHz。

优选地，超声时间为20-120min。

优选地，Mxene材料为Ti₃C₂、Ti₂C、Ti₂N、Nb₂C、Nb₄C₃、Ta₂C、Ta₄C₃、V₂C、V₃C₂、Cr₂C、Cr₃C₂、(Ti_0.5Nb_0.5)₂C、Ti₃(C_0.5N_0.5)₂、Mo₂C或Mo₃C₂。

上述Mxene材料可以通过本领域常规方法制备得到，例如，可以用HF水溶液处理MAX材料得到Mxene材料。

上述水均为去离子水。

本发明还提出了一种有机强碱扩层Mxene材料，按照上述有机强碱扩层Mxene材料的制备方法制备得到。