[发明专利]一种氮掺杂MXene电池负极材料的制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种氮掺杂MXene电池负极材料的制备方法及其在锂离子电池和钠离子电池中的应用。其制备方法包括MXene材料的制备以及对MXene材料进行氮掺杂两个步骤，其中本发明公开了对MXene材料进行氮掺杂的溶剂热法、热处理法、等离子处理法以及微波辐照气相法。本发明通过多种方法制备的氮掺杂MXene材料，具有良好的导电性能、循环稳定性能、倍率性能以及较高的比表面积，适用于锂离子电池或钠离子电池的大规模开发和应用。

主权项

1.一种氮掺杂MXene电池负极材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，所述MXene材料的制备：将MAX相以0.02～0.2g/ml的配比浓度加入氢氟酸溶液中，在室温下搅拌一定时间，除去MAX相中的A原子层，取下层固体，用去离子水洗涤并离心，至PH值为5～7；在60～120℃真空干燥8～48h；将干燥后的粉体置于热处理炉中，通入H₂/Ar混合气，在400～800℃热处理1～4h；制得所述MXene材料；步骤二，对所述MXene材料进行氮掺杂，制得所述氮掺杂MXene电池负极材料；其中，所述MXene材料为一种过渡金属碳化物二维晶体，其化学式为M_n+1X_n，n＝1、2或3，M为早期过渡金属元素，X为碳元素；其中，所述MAX为一种化学式为M_n+1AX_n的三元层状化合物，其中M、X、n与MXene材料中的M、X、n相同，A为第三或第四主族元素；所述MAX相为Ti₃AlC₂，Ti₂AlC，V₂AlC或Nb₂AlC；步骤一制备出的MXene材料对应的分别为Ti₃C₂，Ti₂C，V₂C或Nb₂C；步骤二对所述MXene材料进行氮掺杂的方法为溶剂热法，所述溶剂热法为：将所述步骤一制得的MXene粉体和还原性含氮溶剂置于反应釜中进行水热反应，之后在400～800℃热处理得到所述氮掺杂MXene电池负极材料；其中所述还原性含氮溶剂为：以尿素为氮源、丙酮肟为还原剂的混合溶剂。