一种三维氮掺杂MXene超级电容器电极材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种三维氮掺杂MXene超级电容器电极材料及其制备方法和应用，所述材料由单层MXene与氮源经自组装反应制备得到，所述电极材料的微观形貌是呈离散状分布的若干纳米片层；所述纳米片层的层厚在1nm～2nm；每个所述的纳米片层都具有无规则的褶皱和/或卷曲。本发明专利技术制备的三维氮掺杂MXene具有褶皱结构，避免MXene在制备过程中片层重新堆垛塌陷的问题，提高MXene的比表面积，用作超级电容器的电极材料，具有优异的导电性能、更高的电容容量、循环稳定性能以及倍率性能，适用于高性能超级电容器的大规模开发和应用。能超级电容器的大规模开发和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种三维氮掺杂MXene超级电容器电极材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于能源材料领域，尤其涉及一种三维氮掺杂MXene超级电容器电极材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]超级电容器作为新一代能量存储设备，具备使用寿命长、能量密度高、快充快放等优势，引起了人们巨大的研究兴趣。活性电极物质是超级电容器的核心材料，直接影响能量存储设备的电化学性能，所以寻找具有新颖结构的电极材料成为超级电容器发展的关键。
[0003]近年来二维材料的蓬勃发展，涌现出一大批即石墨烯后的新型二维材料，如：二硫化钼、黑鳞、六方氮化硼、MXene等二维纳米材料，由于其独特的结构以及物理和化学性能，具有重要的研究价值与意义，尤其是MXene更将二维材料的研究推向更高的层次。不同于其他无机非金属二维材料，MXene是以金属基作为基体的层状碳化物、氮化物或碳氮化物，因此MXene具备优异的导电性、亲水性和多样性等优势逐渐受到科研人员广泛关注研究。MXene具有独特的手风琴层状结构，有利于对电解液离子的吸附和解离，电化学反应中插层和脱嵌的过程伴随着电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级电容器电极材料，其特征在于，所述电极材料由单层MXene与氮源经自组装反应制备得到；所述电极材料的微观形貌是呈离散状分布的若干纳米片层；所述纳米片层的层厚在1nm～2nm；每个所述的纳米片层都具有无规则的褶皱和/或卷曲。2.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述MXene为过渡金属碳化物或碳氮化物二维晶体；优选地，所述MXene选自Ti3C2，Ti2C，V2C，Nb2C，Mo2C，Nb4C3，Ta4C3，V4C3中的至少一种。3.根据权利要求1所述的材料，其特征在于，所述氮源选自尿素、单氰胺、二氰二胺、三聚氰胺中的至少一种。4.一种用于制备权利要求1～3任意一项的超级电容器电极材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)单层MXene悬浮液材料的制备：将MAX相加入氢氟酸溶液进行混合刻蚀，制得多层MXene材料，所述多层MXene材料加入有机碱性溶液中搅拌、离心，取离心后的上层溶液即得单层MXene悬浮液；步骤(2)三维氮掺杂MXene材料的制备：将经过质子化的氮源溶液与步骤(1)所述单层MXene悬浮液进行自组装反应，反应物经洗涤、干燥处理、高温退火，得到三维氮掺杂MXene材料。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述MAX相为一种化学式为M
n+1
AX
n
的三元层状化合物；所述M...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琦，袁开军，张雨桐，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：