[發明專利]一種層狀多級Ti3

有效

• 申請號: 202010538064.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111653437B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 武文玲;楊盼盼;劉恬甜;王成威;趙春輝;衛丹;柴玉梅;朱建鋒
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/24;H01G11/26;H01G11/30;H01G11/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種層狀多級Ti₃C₂@Ni(OH)₂?MnO₂復合電極材料及其制備方法，該方法首先制備出片層狀的Ti₃C₂粉體，然后以導電性好、比表面積大的風琴狀Ti₃C₂粉體為基體(該結構穩定，比表面積大)，以Ni(NO₃)·6H₂O和MnCl₂·4H₂O為鎳源和錳源，采用水熱法成功制備Ti₃C₂@Ni(OH)₂?MnO₂復合材料，且本發明實驗操作簡便可行，原料易得，符合綠色化學、節能減排的要求，為其在超級電容器等儲能領域的進一步應用奠定了理論基礎和實踐依據。

【技術領域】

本發明屬于超級電容器電極材料制備領域，特別涉及一種層狀多級Ti₃C₂@Ni(OH)₂-MnO₂復合電極材料及其制備方法。

【背景技術】

近年來，超級電容器(Supercapacitor，SC)吸引了大量的研究注意力，其作為一種高效、綠色環保的新型儲能裝置，具有比容量大、功率密度高、充放電速率快、循環壽命長等諸多優點，在新能源動力汽車、太陽能光伏電站、儲能領域擁有寬泛的應用前景。隨著超級電容器研究的不斷深入、相關技術產業的快速發展，其應用領域正在不斷的擴展、市場前景十分廣闊。電極材料是超級電容器的關鍵所在，它決定著該儲能器件的主要性能指標，如能量密度、功率密度和循環穩定性等。超級電容器未來不僅可單獨用在需要高功率輸出的通信、軌道交通、啟停控制等領域，還可與電池形成互補以同時實現高能量密度和高功率密度的電動汽車、交通運輸和可再生能源領域,必將為眾多行業的應用提供更為高效的解決方案。

MXenes作為一種新型的二維層狀材料，其比表面積大，導電性能良好，機械性能穩定，具有親水性表面和良好的電化學活性，因而廣泛應用于超級電容器、鋰離子電池、儲氫、傳感器等研究領域。MXenes是通過選擇性蝕刻MAX相，得到的類石墨烯二維結構的過渡金屬碳氮化物或碳化物，如Ti₃C₂、Cr₃C₂等。

2016年，Tang等研究了在不同時間下HF刻蝕Ti₃AlC₂制備的Ti₃C₂的電化學性能。實驗結果表明，當腐蝕時間為216h，得到的Ti₃C₂的比表面積最大，并且在掃描速率是5mV s^-1時，此電極材料的比電容可達118F g^-1。然而，由于Ti₃C₂的理論比容量較低，限制了 MXene-Ti₃C₂基材料在超級電容器和鋰電池等儲能領域的進一步應用。

【發明內容】

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種層狀多級Ti₃C₂@Ni(OH)₂-MnO₂復合材料及其制備方法，以解決現有技術中Ti₃C₂材料理論比容量較低的技術問題。為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種層狀多級Ti₃C₂@Ni(OH)₂-MnO₂復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，通過LiF和Ti₃AlC₂制備Ti₃C₂；