[发明专利]一种基于三维MXene的三维复合结构及其通用合成方法

摘要

一种基于三维MXene的三维复合结构的通用合成方法属于纳米材料领域。该三维复合结构由三维MXene负载无机纳米结构组成，具有花状分级多孔结构。方法包括：采用超声雾化器将三维MXene颗粒与金属盐、助剂的混合悬浮液雾化为气溶胶微液滴，在惰性或反应性气氛中高温快速干燥，获得结构、尺寸可控的三维复合结构；或将三维MXene颗粒与金属盐或非金属化合物在溶剂中或以固相形式混合均匀得到混合物，在惰性或反应性气氛中高温煅烧，获得结构、尺寸可控的三维复合结构。本发明获得的基于三维MXene的三维复合结构能够克服无机纳米材料颗粒团聚、导电性差与二维MXene的堆叠问题，为基于MXene的高性能功能材料制备、加工与在各方面的应用奠定基础。

主权项

1.一种基于三维MXene的三维复合结构的通用合成方法，其特征在于，所述的三维复合结构由三维MXene负载纳米结构组成，具有多孔结构，尺寸在0.2‑50 μm之间；三维MXene上负载纳米结构的载量可调，负载量在5‑80 wt.%之间；所述的纳米结构包括金属氧化物/氢氧化物、硫化物、磷化物、碳化物、贵金属或磷、硫、硒中的一种或两种以上；所述的通用合成方法包括以下步骤：1）利用超声雾化器将MXene与金属盐、助剂的混合悬浮液雾化为气溶胶微液滴；其中，MXene的浓度为0.5‑20 mg mL^‑1，金属盐的浓度为0.01‑0.1 mol L^‑1，悬浮液的溶剂为水或含有1‑11个碳原子的醇类中的至少一种；助剂、MXene、溶剂与金属盐的质量比为0.1‑10 : 1 : 50‑2000 : 0.1‑100；2）以惰性气体或反应性气体为载气，将步骤1）得到的气溶胶微液滴吹入预设温度的高温炉内，快速干燥后得到基于三维MXene的三维复合结构颗粒；其中，高温炉的预设温度为400‑800 ^oC，反应性气体为氢气、硫化氢、氨气中至少一种；所述的惰性气体为氮气、氩气或氦气中至少一种。