过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法技术

过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法，利用盐酸和氟化锂的混合水溶液腐蚀处理Ti3AlC2粉体，进一步加水超声波处理，制得二维单层或者多层Ti3C2纳米材料。以单层或者多层Ti3C2纳米片为基体，利用静电吸附，与硝酸锰溶液混溶，抽滤成膜，再经热处理合成出二维层状氧化锰掺杂Ti3C2膜纳米复合材料，并将其应用在电化学电容器方面。高本发明专利技术能够方便、快捷、环保、安全的控制氧化锰颗粒的掺杂程度和膜的厚度。这种高柔性自支撑的Ti3C2基纳米复合材料，不仅提高了其比表面积和降低了电极与电解液的接触电阻，而且还提高了其赝电容活性位的利用率，最终增强了Ti3C2复合电极的比容量、倍率性能等电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法
本专利技术属于纳米功能材料及电化学储能器件领域，特别涉及一种柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法。
技术介绍
近年来，一种新的具有二维类石墨烯结构的具有金属导电性的过渡金属碳/氮化合物在超级电容器电极的应用上表现出了高的体积比容量，引起广泛的关注。这种过渡金属碳/氮化合物称为MXene。MXene通常是利用HF选择性剥离掉MAX相(M代表早期过渡金属元素，A代表第三和第四主族元素，X代表碳或者氮)中的A原子层得到的二维层状结构。剥离的同时，MXene也携带上氟和含氧官能团(例如：-O、-OH和-F)，使得MXene表现出电负性。Ti3C2作为MXene家族的一员拥有独特的类石墨烯结构，较大的比表面积，良好的导电性，亲水性等特性，使吸附、光催化、锂离子电池、太阳能电池、生物传感器等方面得到了广泛的应用。作为一种新型的储能材料，在超级电容器上，对于MXenes的研究近年来也很多。各种各样的方法已经被用来尝试剥离多层Ti3C2，例如：(1)利用无机或有机小分子在超声的辅本文档来自技高网...

【技术保护点】
过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；1)取0.5‑4g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含5‑12mol/L的HCl和0.03‑0.1mol/L的LiF的混合溶液在25‑50℃水浴加热5‑48h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；2)将风琴状Ti3C2材料，在1000‑5000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5‑7；3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料...

【技术特征摘要】
1.过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；1)取0.5-4g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含5-12mol/L的HCl和0.03-0.1mol/L的LiF的混合溶液在25-50℃水浴加热5-48h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；2)将风琴状Ti3C2材料，在1000-5000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5-7；3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的50-1000倍，抽真空至0.01MPa并超声0.5-5h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；1)取0.1-100g质量浓度为50％的过渡金属氧化物盐水溶液(过渡金属盐水溶液选自Mn、Co、Ni、Fe、Cu和V的一种或多种)缓慢滴加到步骤二的含有3-3000mg的Ti3C2的水溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：阙文修，田亚朋，杨晨辉，尹行天，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61