碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种碳纳米管‑MXene复合三维多孔碳材料的制备方法，本发明专利技术利用MXene材料的亲水性将其分散于碳纳米管稳定液中，再加入到PVA水溶液中形成分散均匀的稳定体系，通过冷冻干燥和炭化得到三维多孔的复合碳材料。该制备方法中碳纳米管能插入MXene的二维层结构中，阻止其片层团聚和增大比表面积，扩大离子迁移空间，有利于提高单位容量和循环稳定性。本发明专利技术解决了MXene材料与石墨烯材料不易分散均匀的问题，制备了中、大孔为主的复合三维多孔碳材料，制备方法简单，绿色环保，成本低，产率高，易于工业化生产。

Carbon nanotubes-MXene composite three-dimensional porous carbon materials and their preparation methods

The invention discloses a preparation method of carbon nanotube MXene composite three-dimensional porous carbon material. The method uses the hydrophilicity of MXene material to disperse it in the carbon nanotube stabilizing solution, and then adds it into the PVA aqueous solution to form a uniform dispersion stable system, and obtains three-dimensional porous composite carbon material by freeze-drying and carbonization. In the preparation method, carbon nanotubes can be inserted into the two-dimensional structure of MXene to prevent the lamellar agglomeration and increase the specific surface area, expand the ion migration space, and improve the unit capacity and cycle stability. The invention solves the problem that the MXene material and graphene material are not easy to disperse uniformly, and prepares the composite three-dimensional porous carbon material with medium and large pore as the main material. The preparation method is simple, green, environmental protection, low cost, high yield and easy to industrialize production.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料及其制备方法
本专利技术涉及负极材料领域技术，尤其是指一种碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料及其制备方法。
技术介绍
多孔碳材料近年来成为一种新型的快速发展起来的新型材料体系，具有质量轻、比表面积大、韧性高、模量高、稳定性好、耐温高，耐酸碱、无毒、吸附能力好、易于加工等优良性能；碳纳米管是一种具有六边形稳定结构的一维纳米材料，具有优异的电学、力学和化学性能，结合碳纳米管的性质可以制作出很多性能优异的复合材料。碳纳米管基三维多孔炭材料不仅具有碳纳米管的物理化学性质，还具有多孔碳材料独特的结构特点，近年来在储能材料、电极材料等领域显示出巨大的应用潜力而备受关注。随着科技发展和环境问题的日益严重，绿色储能方式的锂电池和超级电容器备受青睐，超级电容器因为功率密度大，能量密度适中，循环寿命长，操作安全方便等优点受到特别关注。三维多孔碳材料因其自身优异特性成为超级电容器电极的理想材料，目前多孔碳材料的制备方法主要有催化活化法、模板法、有机凝胶碳化法以及聚合物共混碳化法等，但都存在方法程序繁琐，价格高昂等缺点，难以实现大规模工业化生产，实现高性能多孔碳材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管‑MXene复合三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：（1）取三元层状MAX陶瓷粉体在HF溶液中选择性刻蚀掉A原子层、离心洗涤、真空干燥得到MXene材料；（2）将MWNTs置于浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中回流纯化，离心洗涤至中性得到碳纳米管水溶液，再加入步骤（1）中得到的MXene材料，搅拌均匀后得到复合溶液A；（3）将PVA和致孔剂PEG混合后制备成PVA水溶液；搅拌下将步骤（2）中得到的复合溶液A缓慢加，充分分散后得前驱体溶液；（4）将步骤（3）中前驱体溶液真空冷冻干燥后，在氮气保护下于150‑300℃恒温6‑10h，再经600‑1200℃高温炭化处理，得到...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于：包括有以下步骤：（1）取三元层状MAX陶瓷粉体在HF溶液中选择性刻蚀掉A原子层、离心洗涤、真空干燥得到MXene材料；（2）将MWNTs置于浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中回流纯化，离心洗涤至中性得到碳纳米管水溶液，再加入步骤（1）中得到的MXene材料，搅拌均匀后得到复合溶液A；（3）将PVA和致孔剂PEG混合后制备成PVA水溶液；搅拌下将步骤（2）中得到的复合溶液A缓慢加，充分分散后得前驱体溶液；（4）将步骤（3）中前驱体溶液真空冷冻干燥后，在氮气保护下于150-300℃恒温6-10h，再经600-1200℃高温炭化处理，得到碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料。2.根据权利要求1所述的碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述MAX陶瓷粉体为Ti3AlC2、Ti2AlC、Ti3SiC2中的一种或两种，粉末粒度D50=10-75μm。3.根据权利要求1所述的碳纳米管-MXene复合三维多孔碳材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中选择性刻蚀用的HF浓度为10-40wt%，用量为料重(g)/液体积（mL）=20-30，刻蚀温度在40-80℃，反应时间为10-80h，刻...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱从交，赵东辉，周鹏伟，
申请(专利权)人：福建翔丰华新能源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35