[發(fā)明專利]一種MXene褶皺納米球的制備方法

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• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN113387357A
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳語;張驥弟;林愛平;趙玬澆;王淑芬;曹磊;熊仕顯;顧鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);蘇州微知電子科技有限公司
• 主分類號: C01B32/90
• 分類號: C01B32/90;C01B32/914;C01B32/921;C01B32/949;C01B21/06;C01B21/076;C01B21/082
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 楊劍

本發(fā)明公開了一種MXene褶皺納米球的制備方法，該包括以下步驟：該MXene褶皺納米球的制備方法包括以下步驟：步驟1、MXene墨水的配置；步驟2、MXene霧滴的制備與輸送；步驟3、MXene氣溶膠霧滴的控制；步驟4、MXene褶皺納米球的收集；本發(fā)明提供的MXene褶皺納米球及其制備方法，制備得到的MXene褶皺納米球，具有明顯的球狀形貌，相互之間具有明顯的孔隙，避免了自堆疊現(xiàn)象；本發(fā)明提供的MXene褶皺納米球及其制備方法，所用原料容易獲得，制備過程簡單、環(huán)境友好，可操作性強，適合連續(xù)制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料制備領(lǐng)域，特別涉及一種MXene褶皺納米球的制備方法。

背景技術(shù)

MXene是近年來發(fā)展起來的一類二維材料，由于具有獨特的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出優(yōu)異的電學(xué)、機(jī)械、磁學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能，在能量儲存、催化、發(fā)光、生物學(xué)等領(lǐng)域展示出良好的應(yīng)用前景。目前，MXene納米材料的研究和應(yīng)用大多是基于剝片形成的單層或少層MXene納米片，但是MXene納米片層間范德華力的存在，使其極易堆疊，導(dǎo)致MXene表面大量的活性位點無法發(fā)揮作用，從而在應(yīng)用于光電、能源等領(lǐng)域時無法充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。相比于堆疊的納米片片，MXene納米球不僅具有巨大的比表面積，在應(yīng)用于能源領(lǐng)域時，其球間距也為電解質(zhì)離子的傳輸提供了空間。但是由于MXene納米片具有的高彎曲剛度，傳統(tǒng)方法很難使其彎曲成球。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的在于提供一種MXene褶皺納米球的制備方法，解決了常規(guī)MXene納米材料自堆疊、影響其性能和應(yīng)用的問題。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種MXene褶皺納米球的制備方法，該包括以下步驟：

步驟1、MXene墨水的配置；

步驟2、MXene霧滴的制備與輸送；

步驟3、MXene氣溶膠霧滴的控制；

步驟4、MXene褶皺納米球的收集。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟1中，MXene墨水的配置為：將MXene原料放置于分散液中，獲得質(zhì)量濃度為0.1～100g/L的溶液。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述MXene原料為氮化鈦、氮化鉬、碳化鈦、碳化釩、碳化鉬和碳氮化鈦中的一個或多個組成。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述分散液為：去離子水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一個或多個組成。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟2中，MXene霧滴的制備為：

超聲霧化或氣動霧化。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述超聲霧化時，霧化出氣溶膠霧滴直徑為0.5～50μm的霧團(tuán)，接載氣A到霧化瓶，霧化瓶出霧口經(jīng)管路連入噴嘴，所述超聲霧化頻率為20KHz～2.4MHz，載氣A為1～400sccm。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述氣動霧化時，接載氣A到霧化瓶，霧化出氣溶膠霧滴直徑為0.5～100μm的霧團(tuán)，霧化瓶出霧口經(jīng)管路接入霧滴篩分裝置，處理后得0.5～50μm粒徑的霧團(tuán)，再經(jīng)管路連入噴嘴，所述氣動霧化氣流載氣A為100～1500sccm。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟3中，MXene氣溶膠霧滴的控制為：霧團(tuán)導(dǎo)入內(nèi)部為錐形嵌套結(jié)構(gòu)的噴嘴，側(cè)方接通流量為20～1000sccm的束縛氣體B，形成環(huán)形束縛氣體流場，載氣溫度為10～60℃，噴嘴直徑為50～1000μm。

本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是：所述步驟4中，MXene褶皺納米球的收集為：將步驟3中得到的氣溶膠霧滴經(jīng)噴嘴噴頭噴出，沉積在表面預(yù)熱的基底上，最終獲得MXene褶皺納米球結(jié)構(gòu)，所述基底的預(yù)熱溫度為25-300℃。