[发明专利]MXene微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种MXene微球的制备方法，将均匀MXene纳米片胶体滴加到非润湿基体表面，然后利用气流吹干，从而快速制备出MXene微球。本发明不涉及异质材料的引入，避免了复合工艺对MXene材料优势性能的稀释问题，MXene微球表面具有大量褶皱可以带来更大的有效比表面积、良好的离子可及率，并且可以有效的抑制二维材料MXene的堆垛，操作简单，成本低廉，制备过程安全无污染，易于规模化生产，采用气流吹干的方法快速制备MXene微球，生产时间显著缩短，生产效率明显提高。

技术领域

本发明涉及材料制备方法，具体涉及一种MXene微球的制备方法。

背景技术

过渡金属碳化物和/或氮化物(MXene)作为一种新型二维材料，因其导电性好、电荷响应快和赝电容特征显著等优点，在超级电容器电极材料领域展现出广阔的应用前景。其中，二维碳化钛(Ti₃C₂)是一种典型的MXene材料，其优异的导电性、较好的亲水性和丰富可调的表面官能团，非常适合用于超级电容器电极材料。但是，Ti₃C₂容易发生层间塌陷和堆垛，严重影响其作为超级电容器电极材料的性能，是MXene材料实用化过程的一大障碍。

目前，解决堆垛问题的主流策略是将Ti₃C₂与其它材料复合，撑开MXene的层间距、提高有效比表面积、缓解Ti₃C₂的堆叠、增加离子可及率以及减少离子转移阻力，使其在充电过程中可以吸附更多电解液离子。例如M.-Q.Zhao等将Ti₃C₂与CNTs进行混合，可显著增加Ti₃C₂的循环性能，但是，复合工艺因引入异质材料，不可避免地稀释MXene材料的性能优势。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种MXene微球的制备方法，解决现有方法需要引入异质材料，影响MXene材料的性能优势的问题。

技术方案：本发明所述的MXene微球的制备方法包括以下步骤：

(1)将MXene纳米片溶解在去离子水中形成胶体溶液；

(2)将胶体溶液滴加到非润湿基体表面，并通过气流吹干，即在非润湿基体表面制得MXene微球。

其中，所述步骤(1)中MXene纳米片的层数为1-10层，横向尺寸为0.1-2μm。

所述步骤(1)中MXene纳米片为d-Ti₃C₂纳米片。

所述步骤(2)中气流吹动胶体液体滚动的速度为0.1-100cm/min。

所述步骤(2)中MXene微球的直径为0.01-5mm。

有益效果：本发明不涉及异质材料的引入，避免了复合工艺对MXene材料优势性能的稀释问题，MXene微球表面具有大量褶皱可以带来更大的有效比表面积、良好的离子可及率，并且可以有效的抑制二维材料MXene的堆垛，操作简单，成本低廉，制备过程安全无污染，易于规模化生产，采用气流吹干的方法快速制备MXene微球，整个过程可在10-180s内完成，生产时间显著缩短，生产效率明显提高。

附图说明

图1是实施例1的MXene微球在1μm标尺下的SEM图；

图2是是实施例1的MXene微球在2μm标尺下的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

实施例1

制备MXene微球，包括以下步骤：