The invention belongs to the technical field of composite materials, and provides a novel MOF composite material and a preparation method and application thereof. The composite material includes a MXene layered structure and a MOF crystal structure interspersed therein. The material by one-step method, metal A ions produced by direct etching of MAX as metal ion source and adding organic ligand reaction of MOF crystal by one-step reaction to obtain the final MOF composite. The material can be used in the field of lithium batteries and supercapacitors. The method of the invention has the advantages of simple and safe operation, short production period, low production cost, high yield and no by-product. It can be used in lithium battery, super capacitor and so on.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料
,涉及有机无机复合材料的制备及其应用,旨在获得MOF/MXene复合材料,该材料可应用于锂电池和超级电容器中,提高器件的储存能量的利用效率。
技术介绍
随着全球经济的发展,对能源的需求也越来越大,然而传统的化石能源即将消耗殆尽。并且,大量的化石能源开采给地质、环境也带来了诸多问题,化石燃料燃烧排放的二氧化碳造成的温室效应给我们生存的环境带来巨大压力。这些都促进了研究人员去寻找新型材料和能源转化方法来打破能源方面的僵局。将燃料的化学能高效转化为电能并开发电能存储和转化的新技术从而最终实现通过电能的使用代替日常生活中化石燃料的高污染、低能效利用,成为当下的热点。超级电容相比于其它常见储能装置蓄电池,它具有充电时间短、循环寿命长、效率高、以及能够全冲和全放,而不影响其性能和寿命等一系列优点,因而目前已应用于重型设备、轨道交通、新能源汽车以及军事等领域。但是由于技术相对不成熟,目前超级电容的能量密度相比于蓄电池还比较低,这大大限制了它在很多领域的进一步应用。即使超级电容器带来的高效储能效果并未达到预期的理想状态,人们却在它身上看到了巨大的研发潜力。因此,寻找一种新型材料来制作超级电容器进行高效储能,成为现在重点研究的方向之一。MAX(M代表过渡金属元素,A代表主族元素,X代表碳或氮)材料是一种备受关注的新型可加工陶瓷材料,这种材料包括五十几种三元碳化物或氮化物,例如Ti3SnC2、Ti2AlC等。二维过渡金属碳化物或碳氮化物,即MXenes,是由YuryGogotsi和MichelW.Barsoum等人在2011年发现的一种新型二维 ...
【技术保护点】
一种新型MOF复合材料,其特征在于:所述复合材料包括层状结构和MOF晶体,所述MOF晶体穿插于层状结构和材料表面;所述层状结构为由MAX材料制得的MXene层状结构;所述MOF晶体以MAX材料制备MXene时产生的游离A离子为节点,以有机配体分子为联结桥形成。
【技术特征摘要】
1.一种新型MOF复合材料,其特征在于:所述复合材料包括层状结构和MOF晶体,所述MOF晶体穿插于层状结构和材料表面;所述层状结构为由MAX材料制得的MXene层状结构;所述MOF晶体以MAX材料制备MXene时产生的游离A离子为节点,以有机配体分子为联结桥形成。2.根据权利要求1所述的复合材料,其特征在于:所述MAX材料可选自Ti3GaC2、Ti2AlC、Ti3AlC2或Ti3SnC2,所述有机配体分子可选自1,4萘二甲酸或1,3,5-均苯三甲酸。3.一种制备如权利要求1或2所述的新型MOF复合材料的制备方法,其特征在于:所述方法为:对MAX材料进行蚀刻去除MAX材料中的A层原子获得MXene材料和游离的A离子,在蚀刻的同时加入有机配体分子,所述有机配体分子与上述A离子在MXene材料表面发生反应形成MOF晶体,这样就可以形成MOF与MXene材料以层状互相叠合结构的MOF/MXene复合材料。4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,上述制备方法包括如下三个步骤:步骤一,MAX材料预处理:使用球磨机将MAX材料磨成亚微米级尺寸的MAX材料...
【专利技术属性】
技术研发人员:李绍周,金津吟,周琪缘,陈立坤,胡绅,赵丽,
申请(专利权)人:南京邮电大学,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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