[发明专利]一种三明治结构复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种三明治结构复合材料，其特征在于：包括Nb₂C和氮掺杂碳纳米管(N-CNT)，Nb₂C为二维风琴状，N-CNT夹在Nb₂C片层之间。

2.如权利要求1所述的三明治结构复合材料，其特征在于：Nb₂C与N-CNT的质量比为1:0.08-0.12；优选为1:0.1。

3.权利要求1或2所述的三明治结构复合材料的制备方法，其特征在于：具体步骤为：

Nb₂AlC经过刻蚀后得到Nb₂C；

Nb₂C分散到水中后得到Nb₂C胶体溶液；

N-CNT溶液与Nb₂C胶体溶液混合进行自组装反应，得到三明治结构复合材料。

4.如权利要求3所述的三明治结构复合材料的制备方法，其特征在于：Nb₂AlC刻蚀的方法为将Nb₂AlC利用HF溶液进行选择性刻蚀，去掉Al层，得到Nb₂C；

优选的，Nb₂AlC刻蚀前先进行粉碎；

优选的，HF的质量分数为35-45％；

优选的，Nb₂AlC和HF溶液混合进行刻蚀的时间为20-30h；进一步优选的，刻蚀的时间为24-25h；

优选的，混合物分离得到Nb₂C的方法为：离心、收集沉淀、清洗、干燥。

5.如权利要求3所述的三明治结构复合材料的制备方法，其特征在于：Nb₂AlC的制备方法为：将Nb，Al和NbC混合后球磨，并在惰性氛围下反应得到Nb₂AlCMAX相；

优选的，Nb，Al和NbC的质量比为2:1-1.5:1；优选为2:1.2:1；

优选的，球磨的时间为20-40min；

优选的，反应的温度为1300-1500℃，反应的时间为1.5-3h；优选的，反应的温度为1350-1450℃，反应的时间为2-3h。

6.如权利要求3所述的三明治结构复合材料的制备方法，其特征在于：Nb₂C胶体溶液的制备方法为：在常温下，将Nb₂C分散至去离子水中，超声分散、离心处理、收集上层液态即为Nb₂C胶体溶液；

优选的，Nb₂C胶体溶液的浓度为4-6mg/mL；

优选的，Nb₂C分散至去离子水中的过程中在惰性气氛下进行；

或，N-CNT溶液的溶剂为表面活性剂，表面活性剂可以为溴化十六烷基三甲基铵或聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物；

优选的，N-CNT溶液中N-CNT与表面活性剂的质量比为5-8；优选为6-7；

优选的，N-CNT溶液中N-CNT的质量浓度为0.04-0.06g/mL；

或，N-CNT溶液和Nb₂C胶体溶液的体积比为9-11:1；

或，自组装反应的温度为常温，自组装反应先进行超声分散然后进行静置，超声分散的时间为0.5-1.5h，静置的时间为4-6h。

7.权利要求1或2所述的三明治结构复合材料在电极材料领域中的应用。

8.一种电极材料，其特征在于：包括权利要求1或2所述的三明治结构复合材料；

电极材料还包括聚偏氟乙烯和乙炔黑，三明治结构复合材料、聚偏氟乙烯和乙炔黑的质量比为7-9:1:1；优选为8:1:1。