一种利用气相扩渗热处理对Ti3C2Tx进行碳改性的方法技术

技术编号：41309964 阅读：4 留言：0更新日期：2024-05-13 14:53

本发明专利技术提供了一种利用气相扩渗热处理对Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;进行碳改性的方法，其特征在于具体步骤为：将多层Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;材料置于扩渗炉中，抽真空后通入保护气体，升温至400～600℃后，关闭保护气体，恒温处理多层Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;材料，并注入含碳渗剂，恒温结束后自然冷却至室温，获得碳改性后的Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;。本发明专利技术通过气相扩渗法在Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;材料表面负载上了碳层，有效增大了材料的层间距，且电化学活性位点增加。当气相扩渗温度为500℃时，Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;材料表面的碳颗粒负载较为均匀，层间距可达到Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;材料的电容值由原本的42.8F/g提升到了121.2F/g，气相扩渗法对于改善Ti<subgt;3</subgt;C<subgt;2</subgt;T<subgt;x</subgt;材料的电化学性能具有重要意义。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用气相扩渗热处理对ti3c2tx进行碳改性的方法，属于新材料。

技术介绍

1、ti3c2tx为mxene材料中的一种，具有独特的结构和优良的导电性、稳定性以及优越的电化学性能，常被用作超级电容器电极材料。然而，刻蚀法制备的ti3c2tx表面有大量的表面官能团，除了作为电化学活性位点的-o官能团以外，带有负电荷的-f和-oh官能团在ti3c2tx材料片层之间形成了范德华力，从而使ti3c2tx材料发生了堆叠，不仅使得层间距减小，也降低了电解液离子的可达性，限制了其电化学性能的充分发挥。综上所述，提升ti3c2tx材料的电化学性能的要点是优化ti3c2tx材料的层间结构和表面官能团和防止ti3c2tx材料出现堆叠。

技术实现思路

1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种利用气相扩渗热处理对ti3c2tx进行碳改性的方法。

2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：

3、一种利用气相扩渗热处理对ti3c2tx进行碳改性的方法，具体步骤为：将多层ti3c2tx材料置于真空扩渗炉中，抽真空后通入保护气体，升温至400～600℃后，关闭保护气体，恒温处理多层ti3c2tx材料，并注入含碳渗剂，恒温结束后自然冷却至室温，获得碳改性后的ti3c2tx。

4、优选的，保护气体为氮气。

5、优选的，含碳渗剂的流量为50～70ml/h，更优选的为60ml/h。

6、优选的，升温速度为5～10℃/min，更优选的为10℃/min。

7、优选的，恒温处理的时间为1.5～4.5h，更优选的为1.5～3h，最优选的为3h。

8、优选的，升温至400～500℃，更优选的，升温至500℃。

9、优选的，含碳渗剂为甲酰胺或甲醇。

10、本专利技术以甲酰胺等渗剂通过真空扩渗炉对ti3c2tx材料进行气相扩渗热处理，可以在ti3c2tx材料表面进行碳负载，一方面可以去除ti3c2tx材料表面的-f和-oh基团，并增加-o基团的含量，使电化学反应的活性位点增加。另一方面碳层增加了ti3c2tx材料的层间距，有利于离子在层间的快速传输。此外，电子能在碳层与ti3c2tx材料之间转移，从而有效提高ti3c2tx材料的电导率，并且有更多反应活性位点，获得性能优异的碳负载ti3c2tx超级电容器电极材料。

11、本专利技术通过气相扩渗法在ti3c2tx材料表面负载上了碳层，有效增大了材料的层间距，且电化学活性位点增加。当气相扩渗温度为500℃时，ti3c2tx材料表面的碳颗粒负载较为均匀，层间距可达到ti3c2tx材料的电容值由原本的42.8f/g提升到了121.2f/g，气相扩渗法对于改善ti3c2tx材料的电化学性能具有重要意义。

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【技术保护点】

1.一种利用气相扩渗热处理对Ti3C2Tx进行碳改性的方法，其特征在于具体步骤为：将多层Ti3C2Tx材料置于真空扩渗炉中，抽真空后通入保护气体，升温至400～600℃后，关闭保护气体，恒温处理多层Ti3C2Tx材料，并注入含碳渗剂，恒温结束后自然冷却至室温，获得碳改性后的Ti3C2Tx。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于保护气体为氮气、氦气或氢气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于含碳渗剂的流量为50～70mL/h。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于升温速度为5～10℃/min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于恒温处理的时间为1.5～4.5h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于升温至400～500℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述渗剂为甲酰胺或甲醇。

【技术特征摘要】

1.一种利用气相扩渗热处理对ti3c2tx进行碳改性的方法，其特征在于具体步骤为：将多层ti3c2tx材料置于真空扩渗炉中，抽真空后通入保护气体，升温至400～600℃后，关闭保护气体，恒温处理多层ti3c2tx材料，并注入含碳渗剂，恒温结束后自然冷却至室温，获得碳改性后的ti3c2tx。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于保护气体为氮气、氦气或氢气。

3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志荣，刘振宇，王伟，
申请(专利权)人：盐城工学院，
类型：发明
国别省市：

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