[发明专利]一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将盐酸溶液与氟化锂在容器中搅拌溶解形成氢氟酸，将Ti₃AlC₂加入到上述溶液中，刻蚀剥离铝层，将反应液进行离心、干燥，即得到Ti₃C₂MXene；

(2)将Ti₃C₂MXene分散在去离子水中，并在低温下超声处理一段时间，即得到单层Ti₃C₂MXene溶液；

(3)将单层Ti₃C₂MXene溶液超声分散在聚乙烯吡咯烷酮溶液中形成A溶液，将六水合硝酸钴在去离子水中形成B溶液，将2-甲基咪唑溶解于去离子水中以形成C溶液，然后将B溶液和C溶液加入A溶液中，充分剧烈搅拌一定时间；

(4)将上述溶液依次离心、冷冻干燥，收集沉淀，然后将制备好的复合材料前驱体在惰性气氛下退火，即得到产品。

2.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，盐酸溶液的浓度为5-7mg/ml，盐酸溶液与氟化锂、Ti₃AlC₂的用量配比为50-70ml：1g：1g。

3.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，溶解反应温度为25～45℃，溶解反应时间为为15-25min。

4.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，刻蚀反应温度为25～45℃，刻蚀反应时间为40-60h。

5.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，离心处理过程具体为：离心次数为5-8次，前几次离心转速为3000-4000rpm，时间为3-7min，后几次离心转速为4500-5500，时间为25-35min。

6.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，干燥为采用冷冻干燥，所述Ti₃C₂MXene与去离子水的质量比为1～2：80～120。

7.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，超声分层的时间为2h-10h，超声频率为20-30kHz，其中超声分层在N₂气氛下反应，超声温度为0-15℃。

8.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，Ti₃C₂MXene溶液、聚乙烯吡咯烷酮溶液、六水合硝酸钴溶液、2-甲基咪唑溶液的体积比为1:(0.5-1.5):(0.5-1.5):(0.5-1.5)。

9.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，原位生长反应的时间为0.5-1.5h，转速为800rpm-1200rpm。

10.根据权利要求1所述的一种单层MXene纳米片/ZIF-67复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述的干燥为冷冻干燥，所述的冷冻干燥的时间为48h-60h；煅烧温度为200-500℃，时间为1-3h，煅烧气氛是氮气。