【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米储能材料制备，尤其涉及一种二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的无氨气制备方法。
技术介绍
1、新能源开发利用已经成为我国未来的能源发展主流，包括风能、水能、核能等能源技术都已经普遍应用。然而能量的存储是个不可避免的课题，而超级电容器是一种新型的能量存储与转化装置，不但拥有较高的能量密度，而且功率密度也很高，是一种能够在能源紧缺时代解决不断增长能源需求的技术。以石墨烯为代表的二维材料，在新能源领域中有广泛的应用。
2、近年来出现了一种新型二维过渡金属碳/氮化物(mxene)，这种二维材料由其三维max相材料通过化学刻蚀制备，具有组成元素丰富，表面官能团多样且可调等特点，在储能、电磁屏蔽和电催化等领域展现出巨大应用潜力。受mxene启发，一些研究者通过理论计算预测了一系列具有优异电催化、储能、导电性等性能的二维过渡金属硼化物(mbene)，并尝试在实验上合成不同的前驱体mab相和mbene。alameda等人以单晶moalb为前驱体，利用naoh、hf、lif/hcl等传统刻蚀剂进行一定条件的化学刻蚀后，只在单晶体边缘高层错区域观察到微量mbene的存在，同时伴随着mo6al5b6、mo4al3b4、mo3al2b3和mo2alb2共生结构，继续刻蚀会导致硼化物层溶解。其中，mo2alb2被视为最有希望的mbene前驱体，但实验得到的mo2alb2是热力学亚稳相。“h.zhang，f.-z.dai，h.xiang，x.wang，z.zhang，y.zhou，j.mater.sci.technol.2019
3、现有制备二维层状过渡金属氮化物的技术十分有限，往往通过三元氮化物前驱体在含氟共晶熔融盐或含氟酸性溶液中刻蚀或利用氨气、氨基钠来氮化过渡金属碳化物等。但是由于三元氮化物前驱体不稳定，其中氮化物层极易在含氟酸性溶液中溶解，同时氨气和氨基钠的使用也存在着潜在的安全风险。鉴于过渡金属氮化物优异的储能表现，急需一种安全、绿色的二维过渡金属氮化物的制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术提供合成一种以稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物为前驱体，原位生成具有六次对称层状结构的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的制备方法；而该种二维衍生物具有一定的电容性能。
2、本专利技术的技术方案如下：一种二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的无氨气制备方法，以稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物为前驱体，在无氨气的特定气氛条件下，以不同温度进行氮化处理，调控二维衍生钼硼化物的层间距、表面官能团、内部化学键、结构，制备具有六次对称层状结构的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片，即原位得到具有稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物结构的二维层状钼氮化物，以及晶态的mo2n纳米片。
3、所述二维衍生钼硼化物的制备步骤如下：
4、步骤(1)、(mo2/3r1/3)2alb2前驱体经过含氟离子溶液刻蚀，r为稀土元素，形成钼与硼原子比不再为(mo2/3r1/3)2alb2前驱体中原有化学计量比的二维衍生物，其中包含稀土原子被刻蚀所形成的有序空位；在刻蚀过程中二维衍生物表面键合负离子官能团；刻蚀完成形成钼基mbene，经过插层处理和手摇处理，得到单层以上的钼基mbene悬浮液；
5、步骤(2)、单层以上的钼基mbene稳定悬浮于去离子水中；冻干钼基mbene悬浮液得到mbene气凝胶，为稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物。
6、所述稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物主要由钼mo、硼b、f、cl、o组成；所述f、cl、o作为表面官能团；稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物含有稀土原子缺位引入的有序空位，具有与(mo2/3r1/3)2alb2前驱体相同的六次对称结构。
7、所述特定气氛为氮气。
8、所述不同温度进行氮化处理具体为：氮化温度为300℃～700℃。
9、所述含氟离子溶液为hf水溶液或者含氟盐与盐酸的混合溶液；插层处理的插层剂为四甲基氢氧化铵tmaoh或四丁基氢氧化铵tbaoh。
10、所述含氟盐为lif、naf、kf、nh4hf2或nh4f。
11、本专利技术的有益效果：本专利技术所提出的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的无氨气制备方法，通过稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物为前驱体在无氨气条件下制备具有六次对称层状结构的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片，通过对合成的元素比为mo:r:al:b＝1.33:0.67:1:2(其中r为tb，dy，ho，er，tm，lu)的层状稀土钼铝硼化合物进行化学法选择性刻蚀掉al层及稀土原子而保留了前驱体的六次对称性。通过在高纯氮气气氛下以特定温度氮化，调控mbene层间插层离子、表面官能团并且在其中引入的mo-n键，可使其原位转变为具有二维mbene的形貌和六次对称结构的二维层状钼氮化物，相应的电容可大幅提高至219f/g(2mv/s扫描速率下)，倍率性能提升至40％，在10a/g电流密度下循环5000次仍能保持87％的比容量；原为转变生成的晶态mo2n纳米片，其具有228f/g的比电容(2mv/s扫描速率下)，倍率性能提升至69.8％，在10a/g电流密度下循环5000次仍能保持89％的比容量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种二维钼氮化物和晶态Mo2N纳米片的无氨气制备方法，其特征在于，以稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物为前驱体，在无氨气的特定气氛条件下，以不同温度进行氮化处理，调控二维衍生钼硼化物的层间距、表面官能团、内部化学键、结构，制备具有六次对称层状结构的二维钼氮化物和晶态Mo2N纳米片。
2.根据权利要求1所述的二维钼氮化物和晶态Mo2N纳米片的无氨气制备方法，其特征在于，所述二维衍生钼硼化物的制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的二维钼氮化物和晶态Mo2N纳米片的无氨气制备方法，其特征在于，所述稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物主要由钼Mo、硼B、F、Cl、O组成；所述F、Cl、O作为表面官能团；稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物含有稀土原子缺位引入的有序空位，具有与(Mo2/3R1/3)2AlB2前驱体相同的六次对称结构。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述特定气氛为氮气。
5.根据权利要求1-4任一所述的制备方法，其特征在于，所述不同温度进行氮化处理具体为：氮化温度为300℃～700℃。
6.根据权
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述含氟盐为LiF、NaF、KF、NH4HF2或NH4F。
...【技术特征摘要】
1.一种二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的无氨气制备方法，其特征在于，以稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物为前驱体，在无氨气的特定气氛条件下，以不同温度进行氮化处理，调控二维衍生钼硼化物的层间距、表面官能团、内部化学键、结构，制备具有六次对称层状结构的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片。
2.根据权利要求1所述的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的无氨气制备方法，其特征在于，所述二维衍生钼硼化物的制备步骤如下：
3.根据权利要求2所述的二维钼氮化物和晶态mo2n纳米片的无氨气制备方法，其特征在于，所述稀土钼铝硼化合物的二维衍生钼硼化物主要由钼mo、硼b、f、cl、o组成；所述f、cl、o作为表面官能团；稀土钼铝...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔伟斌，种禾，陈昭辉，郭宏运，李强，赵妮，王强，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。