[發(fā)明專利]一種二氧化鈦/石墨烯多元改性Mxene復(fù)合材料及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810912946.3 | 申請(qǐng)日： | 2018-08-13 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN109192940B | 公開（公告）日： | 2021-07-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 鄭俊超;安長(zhǎng)勝;左定川;宋生超;楊書棋;肖彬;湯林波;賀振江 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | H01M4/36 | 分類號(hào)： | H01M4/36;H01M4/48;H01M4/583;H01M10/0525 |
| 代理公司： | 長(zhǎng)沙星耀專利事務(wù)所(普通合伙) 43205 | 代理人： | 寧星耀;趙靜華 |
| 地址： | 410083 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 氧化 石墨 多元 改性 mxene 復(fù)合材料 及其 制備 方法 | ||
一種二氧化鈦/石墨烯多元改性Mxene復(fù)合材料，由以下方法制成：（1）將Mxene前驅(qū)體加入HF酸溶液中，加熱攪拌，刻蝕；（2）將刻蝕后的材料進(jìn)行離心，洗滌，超聲，干燥，得Mxene材料；（3）將Mxene材料加入水中，超聲分散，再加入表面電荷改性劑，攪拌；（4）將納米級(jí)二氧化鈦、氧化石墨烯分別加入水中，超聲分散，分別得二氧化鈦、氧化石墨烯分散液；（5）將二氧化鈦、氧化石墨烯分散液依次加入到Mxene分散液中，攪拌，抽濾，干燥；（6）在惰性氣氛中，進(jìn)行熱處理。納米級(jí)二氧化鈦部分穿插在Mxene層間改善Mxene縱向?qū)щ娦裕糠治皆贛xene材料表面提高其表面導(dǎo)電性；石墨烯包覆在Mxene表面提高M(jìn)xene表面導(dǎo)電性；所組裝的鋰離子電池比容量高，倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性好。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料及其制備方法，具體涉及一種鋰離子電池負(fù)極材料二氧化鈦/石墨烯多元改性Mxene復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)
鋰離子電池因具有高能量密度、高功率密度、環(huán)境友好、使用壽命長(zhǎng)和安全性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)，已成為理想的能量存儲(chǔ)裝置。
自石墨烯二維材料問世之后，二維材料便成為科學(xué)研究的熱門。二維材料具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，在力學(xué)、光學(xué)、電化學(xué)、。信息學(xué)上展示了優(yōu)異的性能。目前，二維材料已經(jīng)在催化劑、儲(chǔ)能器件、傳感器及生物材料等領(lǐng)域得到深入研究。
石墨烯是二維材料的典型代表。除此之外，近年來一種新型的二維材料Mxene的發(fā)現(xiàn)為二維材料家族添加了新的成員。在眾多的二維材料中，Mxene由于具有原料廉價(jià)、電子導(dǎo)電性優(yōu)異、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、循環(huán)穩(wěn)定性好，并且不含貴金屬，是一種理想的超級(jí)電容器和鋰離子電池負(fù)極材料。但是，由于本征Mxene材料表面和縱向?qū)щ娦圆睿欢ǔ潭壬舷拗屏似湓趦?chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用。
CN107633954A公開了一種石墨烯/Mxene復(fù)合電極材料及其應(yīng)用，雖然所得石墨烯/Mxene復(fù)合材料有效的提高了Mxene材料導(dǎo)電性，但所得石墨烯/Mxene復(fù)合材料對(duì)Mxene材料縱向?qū)щ娦詻]有進(jìn)行改性提高。
CN107170587A公開了一種硫摻雜Mxene材料及其制備方法與應(yīng)用，雖然通過硫原子對(duì)Mxene材料摻雜改性，有效提高了其導(dǎo)電性及電化學(xué)性能，但其放電比容量相對(duì)偏低。
CN104496461公開了一種基于Ti2CMxene的電池電極材料的制備方法，雖然通過插層剝離后，Mxene材料層間距擴(kuò)大。但是，該制備方法所得Mxene材料層間距相對(duì)來說依然較小，無法在其內(nèi)部嵌入其他材料用以改善Mxene材料縱向?qū)щ娦浴?/p>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種比容量高、倍率性能、循環(huán)穩(wěn)定性好，適宜于工業(yè)化生產(chǎn)的二氧化鈦/石墨烯多元改性Mxene復(fù)合材料及其制備方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下：一種二氧化鈦/石墨烯多元改性Mxene復(fù)合材料，由以下方法制成：
（1）將Mxene前驅(qū)體加入HF酸溶液中，加熱攪拌，刻蝕，去除Al層；
（2）將步驟（1）刻蝕后的Mxene前驅(qū)體進(jìn)行離心，洗滌，超聲分散，干燥，得Mxene材料；
（3）將步驟（2）所得Mxene材料加入水中，超聲分散，再加入表面電荷改性劑，攪拌，得表面帶正電荷的Mxene分散液；
（4）分別將納米級(jí)二氧化鈦、氧化石墨烯加入水中，超聲分散，分別得到二氧化鈦分散液、氧化石墨烯分散液；
（5）依次將二氧化鈦分散液、氧化石墨烯分散液加入到步驟（3）所得表面帶正電荷的Mxene分散液中，攪拌，抽濾，干燥，得黑色粉末；
（6）將步驟（5）所得黑色粉末置于惰性氣氛中，進(jìn)行熱處理，即得二氧化鈦/石墨烯多元改性Mxene復(fù)合材料。
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