[发明专利]一种化学法改性碳布和MXene柔性电极材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种化学法改性碳布和MXene柔性电极材料的制备方法，包括如下步骤：1)将MAX粉末加入到盐酸+氟化锂的混合溶液中持续搅拌，通过刻蚀反应去除掉MAX中的A元素；2)刻蚀反应完成后，对混合溶液继续离心清洗，对离心清洗后的产物进行超声处理，获得所需的MXene悬浮液；3)碳布浸泡于丙酮溶液中，浸泡完毕后放入烘箱烘干，烘干完成后清洗碳布的表面灰尘和杂质；4)将清洗好后的碳布置于化学试剂中，对碳布表面进行刻蚀；5)将经化学处理的碳布浸渍于MXene悬浮液中1小时，保证碳布表面与MXene悬浮液的充分接触，然后置于真空烘箱中40℃烘干24小时，制得碳布和MXene柔性电极材料。

技术领域

本发明涉及电极材料制备领域，具体地说，特别涉及到一种化学法改性碳 布和MXene柔性电极材料的制备方法。

背景技术

超级电容器，也称为电化学电容器，被认为是21世纪最重要的能量存储和 运输设备。超级电容器具有功率性能高，循环寿命长，存储时间长，充放电快， 工作温度范围宽的特点。由于其安全性和可靠性以及高功率密度和循环稳定性， 被广泛用于许多方面，例如便携式电子产品和储能设备，备用电源等。

近年来，二维过渡金属碳化物或氮化物(MXene)引起了人们的广泛关注。 MXene具有丰富的物理特性，例如导电性，磁性，光、热稳定性，机械特性等， 并且具有较大的比表面积和良好的导电性，由于具有良好的拉伸强度和柔韧性， MXene在柔性超级电容器中具有非常好的应用前景。

但是，纯MXene片状材料很容易堆叠在一起影响其电化学性能。除分层外， 减少MXene片层堆叠的另一种有效方法是与其他材料复合。碳纤维具有优异的 性能，例如高强度，高模量和抗疲劳性。作为复合材料的增强材料，碳纤维已 广泛用于航空航天，汽车制造和其它许多领域。然而，由于诸如碳纤维与基底 之间粘附性差之类的缺点，复合材料的机械性会受到一定影响。为了提高复合 材料的界面结合强度，需要对碳纤维进行表面处理以改善界面结构。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种化学法改性碳布和 MXene柔性电极材料的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种化学法改性碳布和MXene柔性电极材料的制备方法，包括如下步骤：

1)将MAX粉末加入到盐酸+氟化锂的混合溶液中持续搅拌，通过刻蚀反应去 除掉MAX中的A元素；

2)刻蚀反应完成后，对混合溶液继续离心清洗，对离心清洗后的产物进行 超声处理，获得所需的MXene悬浮液；

3)碳布浸泡于丙酮溶液中，浸泡完毕后放入烘箱烘干，烘干完成后清洗碳 布的表面灰尘和杂质；

4)将清洗好后的碳布置于化学试剂中，对碳布表面进行刻蚀，碳布表面的 粗糙度和浸润性通过化学试剂的温度和时间来控制；

5)将经化学处理的碳布浸渍于MXene悬浮液中1小时，保证碳布表面与 MXene悬浮液的充分接触，然后置于真空烘箱中40℃烘干24小时，制得碳布 和MXene柔性电极材料。

进一步的，所述步骤1)中的MAX粉末为Ti₃AlC₂，A元素为Al元素。

进一步的，所述步骤1)中的刻蚀反应的时间为24小时，温度为35℃。

进一步的，所述步骤2)中离心清洗转速为8000r/min,超声时间为6小时。

进一步的，所述步骤3)中的丙酮溶液浸泡时间为2小时。