[发明专利]一种通过真空抽滤制备MXene/碳纳米管/木质素磺酸钠复合柔性薄膜及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种通过真空抽滤制备MXene/碳纳米管/木质素磺酸钠复合柔性薄膜及其制备方法和应用，属于超级电容器技术领域。本发明解决现有MXene制备过程中，相邻的Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;纳米片不可避免地会通过范德华相互作用堆积，严重降低了材料的比表面积和电化学性能的制备方法。本发明方法如下：一、将MAX相在刻蚀剂中搅拌，离心洗涤得到MXene溶液；二、将碳纳米管和木质素磺酸钠分别超声分散均匀，一同与步骤一得到的MXene溶液混合，再次超声混合均匀，然后真空抽滤处理，得到所述复合柔性储能薄膜。本发明合成得到的复合柔性储能薄膜具有良好的柔韧性，可以提供优异的电化学储能性能，并改善MXene材料的重堆积问题。

技术领域

本发明属于超级电容器领域，具体涉及一种通过真空抽滤制备MXene/碳纳米管/木质素磺酸钠复合柔性薄膜及其制备方法和应用。

背景技术

超级电容器，也称电化学电容器，是一种介于常规电容器与化学电池之间的新型储能器件。超级电容器作为传统电容器的升级版，拥有更高的电容量、更高的功率密度、高功率充放电能力以及长循环使用寿命，吸引了各行各业的关注。传统的超级电容器因柔性差、安全性低等问题无法满足可穿戴电子产品的需求。基于此，固态柔性超级电容器应运而生，以其独特的柔性、延展性和高安全性等特点引起了众多学者的关注。

电极材料作为超级电容器的核心组成部分之一，其性能直接决定了器件的整体性能。自石墨烯材料被发现以来，二维纳米材料因其独特的性能而受到广泛关注，它们包括石墨烯、过渡金属二卤族化合物、过渡金属氧化物/氢氧化物和MXene，其相关应用和研究也在不断增多。MXene作为一种新兴的2D材料，通常用M_n+1X_nT_x的公式表示，其中M为过渡金属，X为碳/氮(n＝1-3)，T代表表面官能团，如-OH、-F或-O，这些官能团具有良好的亲水性。

MXene作为电极材料，由于其优异的表面亲水性、金属导电性和具有可调功能的金属氧化物/氢氧化物的氧化还原性能，表现出了高倍率性能、高比电容、良好的循环稳定性。碳化钛在使用前需要预处理，它的前体为Ti₃AlC₂，通常用HF形成的或含HF的蚀刻剂从Ti₃AlC₂中选择性地去除铝，从而合成需要的碳化钛。目前，越来越多的研究人员将研究重点转向碳化钛的复合材料，尝试将碳化钛与其它电容材料结合，得到性能更优异的电极材料。但是，MXene在制备过程中，相邻的Ti₃C₂T_x纳米片不可避免地会通过范德华相互作用堆积，这严重降低了材料的比表面积和电化学性能。故解决MXene的堆叠问题对于二维电容器的研究十分重要。

发明内容

本发明主要为减弱MXene材料层层堆积的问题，为其增加更多电化学储能位点。提供了一种通过抽滤方式来制备MXene/碳纳米管/木质素磺酸钠复合柔性薄膜的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采取了以下的技术方案：

本发明中一种通过真空抽滤制备MXene/碳纳米管/木质素磺酸钠复合柔性薄膜的方法是按以下步骤进行的：

步骤一、将MAX相在刻蚀剂中搅拌，离心洗涤得到MXene溶液；

步骤二、将碳纳米管和木质素磺酸钠分别超声分散均匀，一同与步骤一得到的MXene溶液混合，再次超声混合均匀，然后真空抽滤处理，得到所述复合柔性储能薄膜。

进一步地限定，步骤一中，所述MAX相为Ti₃AlC₂。

进一步地限定，步骤一中，用氟化锂与盐酸作为刻蚀剂。