[发明专利]一种空心MXenes基金属氧化物复合材料其制备方法和应用

权利要求书

1.一种空心MXenes基金属氧化物复合材料，其特征在于：以V₂CT_x MXenes、还原氧化石墨烯和金属氧化物为材料主要成分，在溶剂热法的条件下，实现还原氧化石墨烯与V₂CT_xMXenes静电自组装得到V₂CT_x/rGO MXenes，并且实现金属氧化物在V₂CT_x/rGO MXenes表面生长，即可制得空心MXenes基金属氧化物复合材料；

其中，所述V₂CT_xMXenes通过基底材料经刻蚀剂、扩层剂处理所得，呈手风琴状，作为复合材料的载体，离子液体在溶剂热过程中起保护V₂CT_xMXenes片层结构不被氧化和充当NiMoO₄结构导向剂的作用；

还原氧化石墨烯为中间层材料，同时起3种作用，一是起连接V₂CT_x MXenes和金属氧化物作用，二是起抑制V₂CT_x MXenes层与层之间发生堆叠的作用，三是起诱导金属氧化物生长，形成花瓣褶皱状结构的作用，

金属氧化物的成分为NiMoO₄，形貌为花瓣褶皱状结构，通过分布在V₂CT_x/rGO MXenes表面二维空间上进行快速法拉第反应，起提供赝电容的作用；

上述三种成分所组成的复合材料，微观形貌具有空心结构， Ni、Mo、O和N元素均匀分布在V₂CT_x MXenes片层结构中，在其外表面，C元素形成环状结构将上述材料包围在一起，即碳壳“包埋”形成了空心结构。

2.根据权利要求1所述的空心MXenes基金属氧化物复合材料，其特征在于：所述基底材料为V₂AlC MAX、刻蚀剂为氢氟酸、扩层剂为四丁基氢氧化铵、离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐，所述金属氧化物NiMoO₄的原料为硝酸镍、钼酸钠、尿素。

3.一种空心MXenes基金属氧化物复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1）多层MXenes粉末的制备，在一定条件下，将V₂AlC MAX粉体材料置于HF水溶液中进行搅拌，之后，以一定离心条件进行第1次离心操作，然后以一定离心条件进行第2次离心操作，并重复一定次数第2次离心操作，使溶液pH值达到一定标准，最后，将离心后得到的沉淀进行冷冻干燥，即可得到多层MXenes粉末；

步骤2）手风琴状少层V₂CT_x MXenes的制备，在一定条件下，将步骤1所得多层MXenes粉末分散到四丁基氢氧化铵溶液中搅拌，之后，以一定离心条件进行第3次离心操作，并重复一定次数第3次离心操作，最后，将离心后得到的沉淀进行冷冻干燥，即可得到手风琴状少层V₂CT_x MXenes；

步骤3）空心MXenes基金属氧化物复合材料的制备，将离子液体1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐与去离子水按照一定体积比混合均匀后，继续以一定物质的量之比加入硝酸镍、钼酸钠、尿素搅拌至完全溶解，之后，再向溶液中加入按照一定质量体积比预先混合均匀的V₂CT_x MXenes和氧化石墨烯水溶液，得到的混合溶液搅拌一定时间后，再在一定条件下，将上述混合溶液进行溶剂热反应，所得产物经冷却、洗涤、干燥，即可得到空心MXenes基金属氧化物复合材料。