一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫及其制备方法，属于新型低维材料制备技术领域。该方法先将二维过渡族金属碳氮化物MXenes与异氰酸酯混合均匀，得到甲溶液；然后将组合聚醚与预与MXene复合的材料混合，得到乙溶液；再将甲溶液和乙溶液搅拌混合，得到胶体溶液；最后将获得的胶体溶液转移到金属模具中静止，待胶体溶液发泡，填充金属模具，在经过老化后，即可获得基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫。本发明专利技术还提供上述制备方法得到的基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫。本发明专利技术形成的MXene复合泡沫具有明显的三维网络结构，其导电性可达10

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫及其制备方法


[0001]本专利技术涉及新型低维材料制备
，具体涉及一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫及其制备方法。

技术介绍

[0002]二维过渡族金属碳氮化物MXenes在电化学能量存储、催化、水净化等领域展现出潜在的应用价值。而基于二维过渡族金属碳氮化物MXenes制备的气凝胶一直以来主要依托于冷冻干燥技术制备，很难以低成本获得大面积的二维过渡族金属碳氮化物MXenes气凝胶。
[0003]长期以来，二维过渡族金属碳氮化物MXenes气凝胶的制备技术限制了其进一步的研究与应用发展，如何突破二维过渡族金属碳氮化物MXenes气凝胶制备技术是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有的二维过渡族金属碳氮化物MXenes气凝胶技术复杂、无法在低成本条件下获得大尺寸高质量的气凝胶的问题，而提供一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0006]一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫的制备方法，该方法具体包括如下步骤：
[0007]步骤一：将二维过渡族金属碳氮化物MXenes与异氰酸酯混合均匀，得到甲溶液；
[0008]步骤二：将组合聚醚与预与MXene复合的材料混合，得到乙溶液；所述的组合聚醚为丙二醇嵌段聚醚、聚氧乙烯或聚氧丙烯嵌段聚合物，所述的预与MXene复合的材料为MXenes材料、石墨烯、碳纳米管或金属氧化物颗粒；
[0009]步骤三：将甲溶液和乙溶液搅拌混合，得到胶体溶液；
[0010]步骤四：将步骤三中获得的胶体溶液转移到金属模具中静止，待胶体溶液发泡，填充金属模具，在经过老化后，即可获得基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫。
[0011]优选的是，所述的二维过渡族金属碳氮化物MXenes为Ti3C2T
x
、Ti2N、Ti2CT
x
、Ti3CN、V4C3、V2CT
x
、Nb4C3、Mo2TiC、Mo2C、Ta4C3或Ta2C。
[0012]优选的是，所述的异氰酸酯为苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的或赖氨酸二异氰酸酯(LDI)。
[0013]优选的是，所述的二维过渡族金属碳氮化物MXenes的质量g：异氰酸酯的体积mL为(0.5-20)：(2-400)。
[0014]优选的是，所述的金属氧化物颗粒为氧化三铁、氧化铜或氧化锌。
[0015]优选的是，所述的乙溶液的浓度为5-100mg/mL。
[0016]优选的是，所述的甲溶液和乙溶液的体积比为1：1-1.5。
[0017]优选的是，所述的步骤三的搅拌速度为10-300转/分钟。
[0018]优选的是，所述的步骤四静止的温度为15-35℃，静止时间为10-30min。
[0019]本专利技术还提供上述制备方法得到的基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫，该MXene复合泡沫呈现出微孔结构，并具有10
6-10
12
Ω的电阻，且能够在10-18GHz吸收电磁波。
[0020]与现有技术方案相比，本专利技术的有益效果在于：
[0021]本专利技术提供一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫及其制备方法，该方法首先制备不同浓度的二维过渡族金属碳氮化物(MXenes)的粉体材料，将二维过渡族金属碳氮化物(MXenes)粉体与异氰酸酯(聚氨酯发泡A组分)混合均匀，得到甲溶液；将石墨烯、碳纳米管、金属氧化物颗粒等预与MXene构筑复合材料的粉体与组合聚醚(聚氨酯发泡B组分)混合均匀，得到乙溶液；在特定温度下，特定浓度下，将甲乙溶液迅速混合均匀，直至呈现发泡状态，并经老化24小时后，获得MXene基复合泡沫，该制备技术制备工艺简单，并能够实现MXene基复合泡沫的批量生产，有望应用与先进电极材料、静电屏蔽材料、吸波材料等领域。与现有技术相比，
[0022]1.该方法相比于目前的冷冻干燥技术，可将成型时间由1-3天，缩短到1-24小时；同时避免了冷冻干燥过程中的形状坍塌；
[0023]2.本专利技术形成的MXene复合泡沫具有一定的弹性，其稳定性明显增强；能够支撑其自身重量的200倍以上；
[0024]3.本专利技术形成的MXene复合泡沫具有明显的三维网络结构，其导电性可达10-6-10-12
s/m,且能够在10-18GHz吸收电磁波，机械性能优异。
[0025]4.本专利技术制备的MXene复合泡沫可依据金属模具，形成特征形状，用于不同的场景。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫的制备示意图。
[0027]图2为本专利技术实施例1Ti3C2T
x MXene与碳纳米管复合泡沫的X射线粉末衍射图、实物图和扫描电镜照片。
[0028]图3为本专利技术实施例2Ti2CTx MXene与石墨烯复合泡沫的X射线粉末衍射图、实物图和扫描电镜照片。
[0029]图4为本专利技术实施例3V2CTx MXene与Ti3C2Tx MXene复合泡沫的X射线粉末衍射图和实物图。
[0030]图5为本专利技术实施例3V2CTx MXene与Ti3C2Tx MXene复合泡沫的作为锂离子电池负极的电化学性能测试图。
[0031]图6为本专利技术实施例3V2CTx MXene与Ti3C2Tx MXene复合泡沫的吸波性能测试图。
[0032]图7为本专利技术实施1Ti3C2T
x MXene与碳纳米管复合泡沫承重砝码的照片。
具体实施方式
[0033]一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫的制备方法，如图1所示，该方法具体包括如下步骤：
[0034]步骤一：将二维过渡族金属碳氮化物MXenes与异氰酸酯混合均匀，得到甲溶液；
[0035]所述的二维过渡族金属碳氮化物MXenes优选为Ti3C2T
x
、Ti2N、Ti2CT
x
、Ti3CN、V4C3、V2C、Nb4C3、Mo2TiC、Mo2C、Ta4C3或Ta2C；所述的异氰酸酯优选为苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)或赖氨酸二异氰酸酯(LDI)；所述的二维过渡族金属碳氮化物MXenes的质量g：异氰酸酯的体积mL优选为(0.5-20)：(2-400)；所述的混合均匀通过搅拌的方式，搅拌方式可利用:1、配置后甲溶液在10-50mL,可利用玻璃棒或聚四氟乙烯棒，手动搅拌；2、配置后甲溶液在50-5L,可利用磁力搅拌或机械搅拌；3、配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫的制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：步骤一：将二维过渡族金属碳氮化物MXenes与异氰酸酯混合均匀，得到甲溶液；步骤二：将组合聚醚与预与MXene复合的材料混合，得到乙溶液；所述的组合聚醚为丙二醇嵌段聚醚、聚氧乙烯或聚氧丙烯嵌段聚合物，所述的预与MXene复合的材料为MXenes材料、石墨烯、碳纳米管或金属氧化物颗粒；步骤三：将甲溶液和乙溶液搅拌混合，得到胶体溶液；步骤四：将步骤三中获得的胶体溶液转移到金属模具中静止，待胶体溶液发泡，填充金属模具，在经过老化后，即可获得基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫。2.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫的制备方法，其特征在于，所述的二维过渡族金属碳氮化物MXenes为Ti3C2T
x
、Ti2N、Ti2CT
x
、Ti3CN、V4C3、V2CT
x
、Nb4C3、Mo2TiC、Mo2C、Ta4C3或Ta2C。3.根据权利要求1所述的一种基于聚氨酯发泡原理构筑MXene复合泡沫的制备方法，其特征在于，所述的异氰酸酯为苯二异氰酸酯(TDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)的或...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏超，赵洪亮，邹海健，于向阳，李东旭，
申请(专利权)人：吉林省一一科技有限公司，
类型：发明
国别省市：