[發明專利]一種單分散Ti3

在審

• 申請號: 202010029701.3
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111128568A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 趙為為;金貝貝;趙強;劉淑娟;黃維
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 王素琴

本發明公開了一種單分散Ti₃C₂納米線透明電極的制備方法，首先通過鹽酸、氟化鋰刻蝕Ti₃AlC₂得到手風琴狀的Ti₃C₂塊體，然后將其與一定量的KOH溶液混合，在室溫下攪拌得單分散的Ti₃C₂納米線，通過旋涂將單分散Ti₃C₂納米線轉移至透明基底上組裝成透明電極。制備方法簡單，反應條件溫和，在水熱、常壓條件下即可完成；本發明首次得到均一、單分散的一維Ti₃C₂納米線，與二維Ti₃C₂納米片相比具有更高的比表面積、更多的活性位點；利用本發明公開方法制備的單分散Ti₃C₂納米線組裝成透明電極，可有效避免二維Ti₃C₂納米片充/放電過程中發生堆疊；該透明電極具有優異的透光率、導電性和儲能性能。

技術領域

本發明涉及透明超級電容器的制備技術領域，具體是涉及一種單分散Ti₃C₂納米線透明電極的制備方法。

背景技術

隨著研究工作的不斷深入，透明便攜式智能電子產品在不久的將來將會變得更加的智能、舒適和時尚，其快速地發展趨勢對儲能設備的性能提出了更高的要求。例如，智能電話、顯示屏和透明觸摸傳感屏等均需要配合使用透明儲能器件，透明超級電容器作為一類性能優異的儲能器件對于未來透明儲能設備的發展具有重要的指導意義。

近年來，MXene因其優異的電導率和電化學儲能性能，成為儲能領域的熱門材料之一。MXene是二維層狀金屬碳化物、氮化物或碳氮化物的總稱，它們的化學通式是M_n+1X_nT_x（n=1~3），其中M代表一種過渡金屬（例如Ti、V、Nb、Mo等），X代表C或N元素，而T代表化學官能團，包括-OH、-O和-F。MXene因具有高的電子電導率（9880 S cm^-1）和優異的電容儲能特性，成為構建透明超級電容器的理想電極材料之一。Chuanfang (John) Zhang課題組通過采用簡單的旋涂方法，將2D Ti₃C₂納米片轉移至透明基底上，組裝成透明儲能電極，透光率在29%的薄膜其電導率為9880 S cm^-1。透光率為91%的導電電極面積電容值為0.48 mF cm^-2，這些透明電極均表現出高電容和長壽命的特點。總的來說，Ti₃C₂透明電極作為未來透明、導電電容性電極的最新技術，可為下一代可穿戴電子產品供能。然而，2D Ti₃C₂納米片在充/放電過程中不可避免的造成堆疊，這將不利于離子/電子的傳輸，進而影響電化學性能。

將2D Ti₃C₂納米片以一維單分散Ti₃C₂納米線代替是一種能有效避免二維Ti₃C₂納米片堆疊的方法，并且一維單分散Ti₃C₂納米線與二維Ti₃C₂納米片相比，將具有更多的反應活性位點和更高的比表面積，且一維單分散Ti₃C₂納米線可以有效地避免二維Ti₃C₂納米片的堆疊，利于離子電子的傳輸，進而提高電化學性能。

因此，有必要設計一種簡單易行的一維單分散Ti₃C₂納米線制備方法來改進2DTi₃C₂納米片在性能方面存在的不足。

發明內容