一种基于MXene的热电纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及材料科学技术领域，具体是一种基于MXene的热电纤维的制备方法，制得的N型高浓度MXene分散液按照编织尺寸每间隔1

【技术实现步骤摘要】
一种基于MXene的热电纤维的制备方法

：
[0001]本专利技术涉及材料科学
，具体是一种基于MXene的热电纤维的制备方法。

技术介绍
：
[0002]随着化石燃料的逐渐枯竭，全球能源危机日益凸显，以及在环境污染和气候变暖的压力，对新型可再生能源的研究越发重要，通过热电转换技术使用热电器件可以实现热能与电能之间的直接转换，是实现利用低品位热能的一种绿色环保的有效途经；随着智能化时代的到来，可穿戴电子设备大量涌现，其主要追求集中在柔性、便携、低能耗等方面，在此基础上使用热电器件利用人体热进行供能或传感在可穿戴电子设备方面具有极大的应用潜力，使用热电纤维编织成织物作为热电器件可以很好地满足柔性、便携、可穿戴的需求，如中国专利CN108374198A公开了一种单晶Bi2Te3热电材料的制备方法，通过机械合金化法结合温度梯度固化法制备单晶Bi2Te3块体热电材料，但是传统的半导体热电材料如Bi2Te3难以附着到常见的纺织原料如棉线、涤纶线上，而使用柔性有机热电材料进行湿法纺丝又具有生产工艺复杂、所需设备昂贵的缺点，因此，通过更为简单的方法获得柔性热电纤维仍是亟需解决的问题。

技术实现思路
：
[0003]本专利技术的目的就是为了解决现有问题，而提供一种基于MXene的热电纤维的制备方法：
[0004]本专利技术的技术解决措施如下：
[0005]一种基于MXene的热电纤维的制备方法，其特征在于：
[0006]步骤一：取第一MAX相材料与质量分数为20
‑
50％的氢氟酸按1g第一MAX相材料对应10
‑
30ml氢氟酸的比例在20
‑
60℃的环境下加热搅拌40
‑
160小时；
[0007]步骤二：将反应后液体在转速3500
‑
7500rpm的条件下离心5
‑
30min后除去上清液，取离心后的固体加水摇匀，重复离心洗涤至上清液PH值稳定在6
‑
8之间；
[0008]步骤三：取最后一次离心后除去上清液的剩余固体加入10
‑
40mL水和插层剂，在20
‑
60℃温度下搅拌10
‑
30h；
[0009]步骤四：取经过步骤三搅拌后所得液体在转速5000
‑
15000r的条件下离心5
‑
30min后倒去上清液，取剩余固体加入10
‑
40mL水在转速5000
‑
15000rpm的条件下离心5
‑
30min后倒去上清液；
[0010]步骤五：取经过步骤四处理后的剩余固体加入10
‑
40ml水在转速3000
‑
7000rpm的条件下离心收集上清液，重复5
‑
6次，得到N型MXene分散液，取收集的N型MXene分散液于无氧环境蒸发浓缩得到高浓度N型MXene分散液；
[0011]步骤六：取第二MAX相材料与质量分数为20
‑
50％的氢氟酸按1g第二MAX相材料对应10
‑
30ml氢氟酸的比例在20
‑
60℃的环境下加热搅拌40
‑
160小时；
[0012]步骤七：将反应后液体在转速3500
‑
7500rpm的条件下离心5
‑
30min后除去上清液，
取离心后的固体加水摇匀，重复离心洗涤至上清液PH值稳定在6
‑
8之间；
[0013]步骤八：取最后一次离心后除去上清液的剩余固体加入10
‑
40mL水和插层剂，在20
‑
60℃温度下搅拌10
‑
30h；
[0014]步骤九：取经过步骤八搅拌后所得液体在转速5000
‑
15000r的条件下离心5
‑
30min后倒去上清液，取剩余固体加入10
‑
40mL水在转速5000
‑
15000rpm的条件下离心5
‑
30min后倒去上清液；
[0015]步骤十：取经过步骤九处理后的剩余固体加入10
‑
40ml水在转速3000
‑
7000rpm的条件下离心收集上清液，重复5
‑
6次，得到P型MXene分散液，取收集的P型MXene分散液于无氧环境蒸发浓缩得到高浓度P型MXene分散液；
[0016]步骤十一：取步骤五中制得的N型高浓度MXene分散液按照编织尺寸每间隔1
‑
5mm涂附到纺织纤维上，在30
‑
70℃下干燥10
‑
60分钟；
[0017]步骤十二：取步骤十中制得的P型高浓度MXene分散液按照编织尺寸每间隔1
‑
5mm涂附到经过步骤十一涂附后的纺织纤维上，实现N
‑
P型MXene对纺织原料的全覆盖，在30
‑
70℃下干燥10
‑
60分钟，得到具有N
‑
P型结构的热电纤维。
[0018]作为优选的技术方案，第一MAX相材料包括但不限于Mo2TiAlC2或Mo2Ti2AlC3。
[0019]作为优选的技术方案，第二MAX相材料包括但不限于Mo2Ga2C或Nb2AlC。
[0020]作为优选的技术方案，N型高浓度MXene分散液包括但不限于Mo2TiC2、Mo2Ti2C3。
[0021]作为优选的技术方案，P型高浓度MXene分散液包括但不限于Mo2C、Nb2C。
[0022]作为优选的技术方案，插层剂包括但不限于氯化锂、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵。
[0023]作为优选的技术方案，纺织纤维包括但不限于棉、晴纶、涤纶。
[0024]本专利技术的有益效果在于：
[0025]本专利提出了一种基于MXene的热电纤维，利用MXene在水中较好的分散性以及其独特的二维结构带来的与纺织原料结合紧密的特点，可以使用较为简单的涂附方法制备柔性、n
‑
p型区域可控的热电纤维，通过控制变量控制及对不同MAX相材料的加工流程，制得多重不同材质的N型MXene分散液和P型MXene分散液，可以在不同的使用环境下自由选择，可选性丰富实用性强。
附图说明：
[0026]图1为MXene热电纤维的结构示意图，其中N型区域于P型区域交替排列，分界面位于顶部和底部；
[0027]图2为本Mo2TiC2附着在棉线表面的电子显微镜照片，其中Mo2TiC2十分紧密地包覆在纤维的表面；
具体实施方式：
[0028]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MXene的热电纤维的制备方法，其特征在于：步骤一：取第一MAX相材料与质量分数为20
‑
50％的氢氟酸按1g第一MAX相材料对应10
‑
30ml氢氟酸的比例在20
‑
60℃的环境下加热搅拌40
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160小时；步骤二：将反应后液体在转速3500
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7500rpm的条件下离心5
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30min后除去上清液，取离心后的固体加水摇匀，重复离心洗涤至上清液PH值稳定在6
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8之间；步骤三：取最后一次离心后除去上清液的剩余固体加入10
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40mL水和插层剂，在20
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60℃温度下搅拌10
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30h；步骤四：取经过步骤三搅拌后所得液体在转速5000
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15000r的条件下离心5
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30min后倒去上清液，取剩余固体加入10
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40mL水在转速5000
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15000rpm的条件下离心5
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30min后倒去上清液；步骤五：取经过步骤四处理后的剩余固体加入10
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40ml水在转速3000
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7000rpm的条件下离心收集上清液，重复5
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6次，得到N型MXene分散液，取收集的N型MXene分散液于无氧环境蒸发浓缩得到高浓度N型MXene分散液；步骤六：取第二MAX相材料与质量分数为20
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50％的氢氟酸按1g第二MAX相材料对应10
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30ml氢氟酸的比例在20
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60℃的环境下加热搅拌40
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160小时；步骤七：将反应后液体在转速3500
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7500rpm的条件下离心5
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30min后除去上清液，取离心后的固体加水摇匀，重复离心洗涤至上清液PH值稳定在在6
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8之间；步骤八：取最后一次离心后除去上清液的剩余固体加入10
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40mL水和插层剂，在20
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60℃温度下搅拌10
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【专利技术属性】
技术研发人员：丁天朋，邓凯鹏，肖旭，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院湖州，
类型：发明
国别省市：