[發明專利]氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202210407189.0
• 申請日: 2022-04-19
• 公開（公告）號: CN114823170A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 馬杰;孫怡然
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: H01G11/86
• 分類號: H01G11/86;H01G11/30
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

本發明氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料及其制備方法和應用，屬于納米材料領域。該制備方法包括：Mo2TiAlC2Tx經刻蝕、清洗、剝離、離心得到少層Mo2TiAlC2Tx水分散液；Mo2TiAlC2Tx水分散液真空抽濾、干燥得到Mo2TiAlC2Tx自支撐薄膜；Mo2TiAlC2Tx自支撐薄膜在氨氣氣氛下熱處理后得到氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜。本發明制備的氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極結構中氮摻雜缺陷可提供更多的活性位點并顯著增強材料的導電性，有效提高材料的容量和電子傳輸速率，且電極機械性能強，結構穩定，可直接用于超級電容器、電容去離子、電池、電吸附等領域的電極材料。

技術領域

本發明屬于環境材料合成技術領域。

背景技術

電極材料是決定電池、電容器、電吸附等性能的關鍵因素。普通的粉末狀電極材料通常需與粘結劑、導電材料混合溶解，并通過涂布等工藝制膜，外加的粘結劑、增溶劑會嚴重影響材料自身性能的發揮；且涂布工藝復雜，對人員的操作水平要求較高，不利用其大規模應用的推廣，因此，開發可直接應用的具有優異性能的自支撐電極材料十分重要。

發明內容

針對現有技術中的不足，本發明的首要目的是提供一種氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料。

本發明的第二個目的是提供上述氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料的制備方法。

本發明的第三個目的是提供上述氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料的用途。

為達到上述目的，本發明的解決方案是：

一種氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料的制備方法，其包括如下步驟：

(1)Mo2TiAlC2Tx經刻蝕、清洗、插層剝離、離心得到少層Mo2TiC2Tx水分散液；

(2)Mo2TiC2Tx水分散液真空抽濾、干燥得到Mo2TiC2Tx自支撐薄膜；

(3)Mo2TiC2Tx自支撐薄膜在氨氣氣氛下熱處理后得到氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜。

優選地，步驟(1)中，采用濃度為50wt％的氫氟酸(HF)在50℃下進行刻蝕，HF添加量應大于等于20mL g-1，刻蝕時間應大于等于48h。

優選地，步驟(1)中，剝離時加入的插層劑為四丁基氫氧化胺或四甲基氫氧化銨，插層劑濃度為10wt％及以上。

優選地，步驟(1)中，離心轉速大于3500rpm，離心時間為1h及以上。離心后上清液為少層Mo2TiC2Tx水分散液。

優選地，薄膜干燥的溫度為20℃-80℃。

優選地，步驟(3)中，氨氣的流速應大于等于0.1L min-1。

優選地，步驟(3)中，采用管式爐進行熱處理，熱處理溫度為200℃-800℃。

一種氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料由上述制備方法得到。本發明制備的氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極結構中氮摻雜缺陷可提供更多的活性位點并顯著增強材料的導電性，有效提高材料的容量和電子傳輸速率，且電極機械性能強，結構穩定，可直接用于超級電容器、電容去離子、電池、電吸附等領域的電極材料。

一種上述的氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極材料可作為超級電容器、電容去離子、電池、電吸附等領域的使用。

由于采用上述方案，本發明的有益效果是：

第一、本發明制備的氮摻雜Mo2TiC2Tx自支撐薄膜電極結構中氮摻雜缺陷可提供更多的活性位點有效提高材料的容量，隨熱處理溫度變化，氮摻雜位置隨之改變，以實現活性位點的調節。