[发明专利]一种三维结构MXene/SnO2

权利要求书

1.一种三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料，其特征在于：

包括均匀混合的MXene和金属有机框架；所述金属有机框架外部包覆有SnO₂纳米颗粒，并且SnO₂纳米颗粒包覆在金属有机框架表面成核-壳结构；

所述MXene中的过渡金属为Ti、V、Nb中的一种或多种；

所述金属有机框架为ZIF-67；

所述三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料的制备方法，包括步骤：

S1：制备二维材料MXene

将氟化锂、盐酸和MAX相混合进行刻蚀，离心洗涤、超声分散，得到二维材料MXene；

S2：制备金属有机框架

称取一定量的硝酸钴与二甲基咪唑分别溶于一定量的甲醇和水，混合两种溶液后老化、过滤、干燥，得到紫色的ZIF-67；将制得的ZIF-67材料在氮气氛围下进行煅烧，然后分别用酸和水进行洗涤、过滤、干燥，得到金属有机框架；

S3：制备核-壳结构

将S2中制得的金属有机框架进一步的加入氯化锡溶液中并超声分散，其中，金属有机框架与氯化锡的质量比为1：(1～3)；向混合溶液中加入过量的硼氢化钠，在室温下进行搅拌，搅拌时间1～2h，再使用甲醇与水交替洗涤，甲醇与水各洗涤4-8次，反应中生成沉淀物；将所述沉淀物进行离心、洗涤，在60℃真空环境下进行干燥12～24h；将所得产物在400～600℃和氮气氛围中煅烧，冷却至室温后得到核-壳结构黑色固体产物；

S4：制备复合材料

将S3中制备的核-壳结构黑色固体产物加入MXene胶体溶液中超声混合分散，再冷冻干燥，得到最终的三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料。

2.根据权利要求1所述的三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料，其特征在于：S1中氟化锂的量为1～2g；盐酸浓度为9M，添加量为10～20mL；MAX前体量为1～2g；氟化锂与MAX前体的质量比为1：1。

3.根据权利要求1所述的三维结构MXene/SnO2/C负极复合材料，其特征在于：S1中的MAX前体是Ti₃AlC₂、Ti₄AlC₃、Ti₄AlN₃、V₃AlC₂、Nb₄AlC₃中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料，其特征在于：S2中的ZIF-67煅烧温度为650～800℃；酸洗使用3M盐酸，酸与去离子水交替洗涤，各洗涤4～8次；所述干燥流程在60℃真空环境下进行，干燥时间12～24h。

5.根据权利要求1所述的三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料的制备方法，其特征在于：S4中，所述核-壳结构黑色固体产物与MXene的质量比为1：(10～15)；所述超声混合分散时间为1～2h。

6.根据权利要求1所述的三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：

S5：化学性能测试

将三维结构MXene/SnO₂/C负极复合材料、粘合剂、乙炔黑以7：2：1的质量比在水中混合，得到均匀的浆料，再将所述浆料铺展在Cu箔上，放入80℃的真空烘箱中干燥10～12h；使用锂金属作为对电极在0.5A·g^-1的电流密度下测试电化学性能，测试中电解质采用LiPF₆的有机混合溶液；所述电解质有机混合溶液中碳酸乙烯酯与碳酸丙烯酯的质量比为1：1，所述粘合剂为羧甲基纤维素。