[发明专利]通过湿法球磨制备具有纳米级超薄非晶氧化物层Ti3

说明书

本发明公开了通过湿法球磨制备具有纳米级超薄非晶氧化物层Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;材料，湿法球磨利用机械能来诱导物理化学反应，在一定的介质作用下发生摩擦碰撞，使得材料的组织结构发生一定的变化。与现有技术中其他制备方法相比，本方法操作简单，过程设备简单，生产成本低廉且与传统引入其它材料无定形修饰层，如包裹无定形碳材料，烧结退火得到富含缺陷活性位点无定形层等方法，既避免了无定形修饰层与内在晶格材料之间存在固有的化学能垒，又避免了在经过烧结退火后材料本身结构的坍塌影响在循环过程中的化学稳定性的问题。

技术领域

本发明设计混合钠离子电容器材料的合成技术领域，特别涉及一种通过湿法球磨制备具有纳米级超薄非晶氧化物层Ti₃C₂材料的制备方法。

背景技术

随着电子信息时代的发展，人们对寻找可持续能源的迫切需要，建设清洁可再生的储能装置成为了亟待解决的问题。可充电电池和电容器是两个互补的电能存储装置，在电动汽车和电子产品发发挥着至关重要的作用。作为发展最为成熟的可充电电池，锂离子电池在能源密度方面具有很强的竞争优势。然而，由于锂离子电池的功率密度不尽人意和锂资源储量有限及不均匀分布。越来越多的研究工作者转向开发其它可充电电池和电容器。与可充放电电池相比，电容器具有高功率密度，快速充放电的过程以及长的循环寿命，却受到其较低的能量密度的限制。由于混合离子电容器可以结合电池和电容器的优势，混合离子电容器受到了广泛关注。与锂离子混合电容器相比，钠离子混合电容器具有明显的成本优势。

钠离子混合电容器主要是由电池型正极、电容型负极和含钠盐电解质组成。电容型负极如Nb₂O₅、TiO₂、V₂O₅、MXene已被广泛研究，其中MXene是具有高导电率和大表面积，它在赝电容电极上的应用具有广阔前景。然而，MXene的存储钠离子的形式主要是离子嵌入为主，对于离子吸附型存储还不是很令人满意。

针对这一问题，增加MXene的离子型吸附存储是最为有效的策略。我们提出具有纳米级超薄非晶氧化物层Ti₃C₂材料的制备方法，经过处理后的Ti₃C₂依旧存在二维层状结构其表面包覆这一层纳米级超薄氧化物层，这种纳米级超薄氧化物层是以无定形形式存在。因此此材料结构在不影响离子嵌入的存储的前提下，增加钠离子吸附存储，加速电极和电解质界面上的快速电荷转移，有利于钠离子的扩散，增加了电容器的赝电容。

发明内容

本发明的目的在于制备通过湿法球磨制备具有纳米级超薄非晶氧化物层Ti₃C₂材料的制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。

为了解决本发明的技术问题，提出的技术方案为：通过湿法球磨制备具有纳米级超薄非晶氧化物层Ti₃C₂材料的制备方法，通过控制Ti₃C₂的量与混合溶剂球磨一段时间，在强外力作用下生成的氧化物紧密地被包裹在少层Ti₃C₂片的表面，晶体结构发生一定程度的畸变，在球磨一段时间后，用去离子水或无水乙醇超声洗涤，洗去多余的溶剂和氧化物并干燥；所述Ti₃C₂材料是剥离刻蚀后的少层(1～3层)Ti₃C₂，所述研磨球与球磨物质的质量比为1-100:1，所述球磨物质为Ti₃C₂与混合溶剂的混合物，混合溶剂为合成氧化物的原料溶剂和分散剂的混合溶剂；将Ti₃C₂缓慢地加入搅拌着的混合溶液；控制Ti₃C₂的质量与混合溶剂的比例，质量比为1:1-100。

优选的，所述混合溶剂为氨水和正硅酸乙酯(TEOS)。