The present invention provides a preparation of layered titanium carbide carbon tube composite material Fe@CNTs/Ti3C2Tx, which is prepared by etching Ti3AlC2 powder with Al by HF and reacting with organic transition metal compounds and conductive carbon black by microwave heating under the action of surfactant to prepare Fe@CNTs/Ti3C2Tx with layered structure. Compound material. The composite not only has excellent capacitance performance, but also has good cycling stability. AC impedance measurements show that the layered Fe@CNTs/Ti3C2Tx composite has very low impedance and meets the basic requirements of electrode materials for supercapacitors. Moreover, this material has the advantages of simple preparation, less time-consuming, energy-saving and strong stability, so it has a good commercial prospect as electrode material for supercapacitors.
【技术实现步骤摘要】
一种层状碳化钛-碳管复合材料及其制备和应用
本专利技术具体涉及一种层状碳化钛-碳管复合材料Fe@CNTs/Ti3C2Tx的制备,主要作为超级电容器电极材料,属于复合材料领域和超级电容器电极材料领域。
技术介绍
目前,不可再生化石能源的短缺和其对环境的污染问题迫使人们必须在能源枯竭前找到替代的可持续能源,同时可持续能源如何有效储存成为近年研究热点。超级电容器作为既能满足功率需求又能满足能量需求的新型储能元件,超级电容器具有传统电容器和电池的诸多优点,如对环境无污染、高的循环寿命及快速充放电特性。它的这些优点在一定程度上满足了科技快速发展背景下设备对能量供应质量不断增长的使用需求。目前市场上的各种超级电容器主要的不足之处在于能量密度低,因此如何提升其能量密度成为了当前的研究热点。超级电容器电化学性能的主要因素是电极材料的微观结构和化学性质。MAX材料以其良好的稳定性和导电性被人们所知,通过HF酸刻蚀使其成为层状材料MXenes(层状过渡金属碳化物纳米片),增大了材料的比表面积,具有优良的稳定性、导电性,高的比电容,非常适合用作超级电容器,但MXenes材料的缺点是电容机理为双电层机理,质量比电容较低。因此对其改性来提高质量比电容显得很有前景。一般来说,当材料的某一性能不足或有缺陷是,通常使材料复合化来弥补其不足。碳纳米管是作为MXenes材料改性,形成新型复合材料的不二之选。但是传统的复合碳纳米管是通过溶剂热等方法,这些方法都有一些较大的弊端,如操作过程繁琐,耗时长,能耗高,成本高等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种操作便捷、能耗低、成本低、绿色环保的制 ...
【技术保护点】
1.一种层状碳化钛‑碳管复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)层状碳化钛的制备:将Ti3AlC2粉末于30%~50%HF浸泡1~10小时,得到蚀掉Al后的层状结构Ti3C2Tx;用去离子水重复洗涤至pH为5~8,然后在50~80℃真空干燥2~10小时,形成Ti3C2Tx粉末;(2)层状Fe@CNTs/Ti3C2Tx复合材料制备:将Ti3C2Tx粉末、表面活性剂、有机过渡金属化合物、导电炭黑分散于醇‑水混合溶剂中形成黑色混合溶液;然后将混合溶液先超声5~20min,再磁力搅拌12~48h;静置后去除上清液,产物经真空干燥、研磨后放入微波炉中,在功率为400 W~1500 W下微波加热1~20s,得到层状Fe@CNTs/Ti3C2Tx复合电极材料。
【技术特征摘要】
1.一种层状碳化钛-碳管复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)层状碳化钛的制备:将Ti3AlC2粉末于30%~50%HF浸泡1~10小时,得到蚀掉Al后的层状结构Ti3C2Tx;用去离子水重复洗涤至pH为5~8,然后在50~80℃真空干燥2~10小时,形成Ti3C2Tx粉末;(2)层状Fe@CNTs/Ti3C2Tx复合材料制备:将Ti3C2Tx粉末、表面活性剂、有机过渡金属化合物、导电炭黑分散于醇-水混合溶剂中形成黑色混合溶液;然后将混合溶液先超声5~20min,再磁力搅拌12~48h;静置后去除上清液,产物经真空干燥、研磨后放入微波炉中,在功率为400W~1500W下微波加热1~20s,得到层状Fe@CNTs/Ti3C2Tx复合电极材料。2.如权利要求1所述层状碳化钛-碳管复合材料的制备方法,其特征在于:表面活性剂为十二烷基磺酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、或十六烷基三甲基溴化铵。3.如权利要求2所述层状Fe@C...
【专利技术属性】
技术研发人员:王庆涛,张鑫磊,张中浩,
申请(专利权)人:西北师范大学,
类型:发明
国别省市:甘肃,62
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