[发明专利]用于钠离子电池负极材料的Fe2+支撑MXene的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene的简易制备技术，属于材料制备领域，主要制备步骤为：配制FeCl₂水溶液，并将单层MXene超声分散于去离子水中得MXene分散液；将MXene分散搅拌下缓慢加入FeCl₂水溶液，室温下搅拌12 h，所得沉淀洗涤干燥后即可得到用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene。

技术领域

本发明涉及用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene的制备技术。

背景技术

相对于锂离子电池而言，钠离子电池所使用的金属钠具有来源丰富、成本低廉等优点，且钠离子在负极材料中的嵌入过程和锂离子极为相似，因此钠离子电池有望成为未来大规模、低成本化学储能电源而备受青睐。MXene由于其独特的二维层状结构，具有良好的钠离子嵌入/脱出特性，是目前理想的钠离子电池负极材料之一。但MXene在使用过程中会出现自堆垛的现象，使其活性表面不能被充分利用，并且阻碍钠离子的嵌入/脱出，导致其倍率性能相对较低。因此通过将Fe²⁺支撑在MXene层间，可以有效地防止MXene的自堆垛现象，并进一步扩大MXene的层间距，从而显著提升钠离子在MXene体相中的扩散速率，将能显著提升MXene的高倍率储钠性能。然而，目前报道的离子柱撑MXene均需要使用其他碱金属离子或者有机分子预柱撑才能实现，制备过程较为复杂。因此，本发明提出的使用Fe²⁺支撑MXene作为钠离子电池负极材料是通过Fe²⁺与单层MXene之间的静电作用相互吸引，从而达到直接支撑。该方法不需要预柱撑，大大简化了离子柱撑MXene的制备过程，是对目前研究的重要革新和有效补充。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene材料的简易制备方法。

本发明是用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene的简易制备方法，其步骤为：将FeCl₂按一定浓度溶于去离子水得到FeCl₂水溶液；将单层MXene粉末超声分散于去离子水得到MXene分散液；将MXene分散液搅拌下缓慢加入FeCl₂水溶液，搅拌12h后将所得沉淀洗涤干燥，即得到用于钠离子电池负极的Fe²⁺支撑的MXene，其具体操作步骤：

（1）配制一定浓度的FeCl₂溶液10 mL；

（2）将50mg 单层MXene粉末加入10 mL去离子水，冰浴超声1h得到MXene分散液；

（3）将步骤（2）所得MXene分散液在搅拌下缓慢加入步骤（1）所得FeCl₂溶液中；

（4）室温下搅拌12 h，3000rad/min离心洗涤三次，干燥得到可用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑的MXene。

具体实施方式

本发明是用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene的简易制备方法，其步骤为：将FeCl₂按一定浓度溶于去离子水得到FeCl₂水溶液；将单层MXene粉末超声分散于去离子水得到MXene分散液；将MXene分散液搅拌下缓慢加入FeCl₂水溶液，搅拌12h后将所得沉淀洗涤干燥，即得到用于钠离子电池负极的Fe²⁺支撑的MXene。

以上所述的用于钠离子电池负极材料的Fe²⁺支撑MXene的制备方法，其具体步骤为：

（1）配制一定浓度的FeCl₂溶液10 mL；