CN106971854A - 过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法 - Google Patents

过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106971854A
CN106971854A CN201710251110.9A CN201710251110A CN106971854A CN 106971854 A CN106971854 A CN 106971854A CN 201710251110 A CN201710251110 A CN 201710251110A CN 106971854 A CN106971854 A CN 106971854A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transition metal
dimensional layer
metal oxide
film
nano
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710251110.9A
Other languages
English (en)
Inventor
阙文修
田亚朋
杨晨辉
尹行天
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN201710251110.9A priority Critical patent/CN106971854A/zh
Publication of CN106971854A publication Critical patent/CN106971854A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法，利用盐酸和氟化锂的混合水溶液腐蚀处理Ti3AlC2粉体，进一步加水超声波处理，制得二维单层或者多层Ti3C2纳米材料。以单层或者多层Ti3C2纳米片为基体，利用静电吸附，与硝酸锰溶液混溶，抽滤成膜，再经热处理合成出二维层状氧化锰掺杂Ti3C2膜纳米复合材料，并将其应用在电化学电容器方面。高本发明能够方便、快捷、环保、安全的控制氧化锰颗粒的掺杂程度和膜的厚度。这种高柔性自支撑的Ti3C2基纳米复合材料，不仅提高了其比表面积和降低了电极与电解液的接触电阻，而且还提高了其赝电容活性位的利用率，最终增强了Ti3C2复合电极的比容量、倍率性能等电化学性能。

Description

过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材 料及其制备方法
技术领域
本发明属于纳米功能材料及电化学储能器件领域，特别涉及一种柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法。
背景技术
近年来，一种新的具有二维类石墨烯结构的具有金属导电性的过渡金属碳/氮化合物在超级电容器电极的应用上表现出了高的体积比容量，引起广泛的关注。这种过渡金属碳/氮化合物称为MXene。MXene通常是利用HF选择性剥离掉MAX相(M代表早期过渡金属元素，A代表第三和第四主族元素，X代表碳或者氮)中的A原子层得到的二维层状结构。剥离的同时，MXene也携带上氟和含氧官能团(例如：-O、-OH和-F)，使得MXene表现出电负性。Ti3C2作为MXene家族的一员拥有独特的类石墨烯结构，较大的比表面积，良好的导电性，亲水性等特性，使吸附、光催化、锂离子电池、太阳能电池、生物传感器等方面得到了广泛的应用。作为一种新型的储能材料，在超级电容器上，对于MXenes的研究近年来也很多。
各种各样的方法已经被用来尝试剥离多层Ti3C2，例如：(1)利用无机或有机小分子在超声的辅助下嵌入Ti3C2层与层之间膨胀来弱化Ti3C2层与层之间的作用力；(2)在低浓度的氢氟酸作用下来剥离多孔的Ti3AlC2；(3)利用HF和LiF的混合溶液选择性剥离Ti3AlC2中的Al原子，并利用超声辅助得到Ti3C2纳米片。虽然，Ti3C2基超级电容器电极的容量高达98F/g，但是与碳类材料相比，由于其严重的自堆积导致其相对比表面积仍然较小。所以，人们为了更好的电化学性能期待能够更加彻底的对Ti3C2进行剥离，使其变为多层或单片层。此外，这种多层或单片层的Ti3C2可能会被应用在柔性的无有机粘结剂和集流体的超级电容器电极上。更有，利用多种多样的方法已经被尝试来提高多层或单片层的Ti3C2基超级电容器的比电容和能量密度。一种方法是在Ti3C2的表面负载例如：MnO2,SnO2,Co3O4,TiO2和NiCo2O4等过渡金属氧化物。由于Ti3C2纳米片层与层之间的过渡金属氧化物纳米颗粒的限制作用，能够阻止Ti3C2纳米片在充放电过程中的再次堆叠。在过渡金属氧化物中，氧化锰拥有丰富的化学价态和奇特的化学性质，包括MnO，MnO2，Mn3O4和Mn2O3。除此之外，氧化锰因为廉价，环境友好，自然界储藏丰富和优异的电化学性能而作为有前景的超级电容器电极。因此，金属导电的Ti3C2纳米片和过渡金属氧化物之间的复合具有十分广泛的前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法。
为达到上述目的，本发明的制备方法如下：步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取0.5-4g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含5-12mol/L的HCl和0.03-0.1mol/L的LiF的混合溶液在25-50℃水浴加热5-48h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在1000-5000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5-7；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的50-1000倍，抽真空至0.01MPa并超声0.5-5h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取0.1-100g质量浓度为50％的过渡金属氧化物盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有3-3000mg的Ti3C2的水溶液中，于25-70℃搅拌1-48h，并在频率为40-100Hz，超声分散0.5-8h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在30-120℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成0.5-5cm2的膜，并以1-4℃/min的升温速率自室温升至200-900℃惰性气氛下保温1-3h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
所述的过渡金属氧化物盐水溶液为Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V的一种或多种混合物。
按本发明的制备方法制备得到的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料，过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜复合材料由负载过渡金属氧化物纳米颗粒的二维层状Ti3C2纳米片组成，且层片厚度为5-10nm。
过渡金属氧化物纳米颗粒为Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V的一种或多种金属的金属氧化物。
本发明以Ti3AlC2纳米材料为基体，通过盐酸和氟化锂化学剥离和过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂制备过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料，并将其应用在电化学电容器方面，所制备的二维层状材料将展现出优异的电化学性能。相比所报道其他制备方法，本发明能够方便、快捷、环保、安全的制备高柔性的自支撑电极。过渡金属氧化物纳米颗粒修饰的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料能够阻止剥离的Ti3C2纳米片层与层之间的堆叠，也能扩大层间距，吸附电解液，从而提高了其比表面积；进一步过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的剥离的单片或多片层Ti3C2纳米片利用了过渡金属氧化物纳米颗粒与Ti3C2纳米片之间的协同作用，不仅改善了材料的电导率，而且提高了纳米复合材料的比电容，最终增强了Ti3C2复合电极的比容量、倍率性能等电化学性能。在超级电容器等电极材料储能领域，过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合电极材料将拥有更高的电化学性能。并且为其进一步在锂离子电池等其它电子器件上的应用奠定了基础。此外，这种化学剥离、热处理方法和电极制备工艺由于其设备要求低、操作简便、成本低廉等优势，有利于工业化大规模生产。
附图说明
图1为实施例1制备的MnOx纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的SEM。
图2为实施例1制备的MnOx纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的XRD。
图3为实施例1制备的MnOx纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的XPS图。
图4为实施例1制备的的MnOx纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合电极在三电极系统下不同扫描速率的循环伏安曲线。
图5为实施例1制备的的MnOx纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料在不同扫描速率下MnOx-Ti3C2基复合电极和Ti3C2基复合电极的体积比容量。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取2g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含9mol/L的HCl和0.07mol/L的LiF的混合溶液在30℃水浴加热24h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在3500rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为6；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的200倍，抽真空至0.01MPa并超声1h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取10g质量浓度为50％的Mn的盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有100mg的Ti3C2的水溶液中，于25℃搅拌12h，并在频率为100Hz，超声分散1h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在60℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成1×1cm2的膜，并以2℃/min的升温速率自室温升至300℃惰性气氛下保温2h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
图1-3为所得过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的SEM、XRD和XPS图，由图中可以看出过渡金属氧化物纳米颗粒修饰的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料能够阻止剥离的Ti3C2纳米片层与层之间的堆叠，也能扩大层间距，吸附电解液，从而提高了其比表面积；进一步过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的剥离的单片或多片层Ti3C2纳米片利用了过渡金属氧化物纳米颗粒与Ti3C2纳米片之间的协同作用，不仅改善了材料的电导率，而且提高了纳米复合材料的比电容，最终增强了Ti3C2复合电极的比容量、倍率性能等电化学性能，使过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的Ti3C2高柔性自支撑膜纳米复合材料的电化学性能更优于纯的Ti3C2。
此外这种复合材料具有高度柔性并且制备电极过程中无需添加粘结剂，极大的简化了电极制备工艺，而且具有较小的接触电阻。制备的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料可直接作为电极使用。
将过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料制成的电极作为工作电极，铂片电极(1×1cm2)为辅助电极，银氯化银为参比电极，在1M的Li2SO4电解液下，组装电化学电容器三电极系统，使用上海辰华CHI660E电化学工作站测试过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合电极的电化学性能，如线性循环伏安曲线、恒电流充放电、交流阻抗。图4和图5为过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合电极在不同扫描速率下的CV曲线及体积比容量值，可以看出过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合电极拥有良好的比容量和倍率性能，将有望应用在电化学电容器电极上。
实施例2：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取0.5g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含5mol/L的HCl和0.03mol/L的LiF的混合溶液在25℃水浴加热12h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在1000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的10倍，抽真空至0.01MPa并超声0.5h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取5g质量浓度为50％的Co的盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有200mg的Ti3C2的水溶液中，于40℃搅拌24h，并在频率为50Hz，超声分散4h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在60℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成1×1cm2的膜，并以3℃/min的升温速率自室温升至350℃惰性气氛下保温2h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
实施例3：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取4g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含12mol/L的HCl和0.1mol/L的LiF的混合溶液在50℃水浴加热48h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在5000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为7；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的500倍，抽真空至0.01MPa并超声4h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取20g质量浓度为50％的Ni的盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有1000mg的Ti3C2的水溶液中，于60℃搅拌36h，并在频率为80Hz，超声分散4h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在80℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成1×2cm2的膜，并以4℃/min的升温速率自室温升至600℃惰性气氛下保温3h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
实施例4：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取3g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含8mol/L的HCl和0.05mol/L的LiF的混合溶液在40℃水浴加热36h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在3000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为6；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的400倍，抽真空至0.01MPa并超声2h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取30g质量浓度为50％的Fe的盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有3000mg的Ti3C2的水溶液中，于70℃搅拌36h，并在频率为100Hz，超声分散2h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在60℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成1×3cm2的膜，并以3℃/min的升温速率自室温升至3700℃惰性气氛下保温2h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
实施例5：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取1g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含10mol/L的HCl和0.06mol/L的LiF的混合溶液在35℃水浴加热5h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在2000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的1000倍，抽真空至0.01MPa并超声5h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取100g质量浓度为50％的Fe、Cu和V的盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有3mg的Ti3C2的水溶液中，于50℃搅拌1h，并在频率为40Hz，超声分散0.5h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在30℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成0.5×0.5cm2的膜，并以1℃/min的升温速率自室温升至900℃惰性气氛下保温1h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
实施例6：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取2.5g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含6mol/L的HCl和0.04mol/L的LiF的混合溶液在45℃水浴加热40h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在1500rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为7；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的50倍，抽真空至0.01MPa并超声3h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取100g质量浓度为50％的Ni和Fe的盐水溶液缓慢滴加到步骤二的含有2600mg的Ti3C2的水溶液中，于30℃搅拌48h，并在频率为60Hz，超声分散8h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在120℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成5×5cm2的膜，并以4℃/min的升温速率自室温升至200℃惰性气氛下保温3h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。

Claims (4)

1.过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：二维层状Ti3AlC2纳米材料的制备；
按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti3AlC2纳米材料；
步骤二：二维层状Ti3C2纳米片水溶液的制备；
1)取0.5-4g的二维层状Ti3AlC2纳米材料用含5-12mol/L的HCl和0.03-0.1mol/L的LiF的混合溶液在25-50℃水浴加热5-48h得到剥离Al层的风琴状Ti3C2结构；
2)将风琴状Ti3C2材料，在1000-5000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5-7；
3)取上述离心洗涤后的Ti3C2材料加入超纯水稀释至Ti3C2质量的50-1000倍，抽真空至0.01MPa并超声0.5-5h，得到单层或多层的Ti3C2纳米片水溶液；
步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备；
1)取0.1-100g质量浓度为50％的过渡金属氧化物盐水溶液(过渡金属盐水溶液选自Mn、Co、Ni、Fe、Cu和V的一种或多种)缓慢滴加到步骤二的含有3-3000mg的Ti3C2的水溶液中，于25-70℃搅拌1-48h，并在频率为40-100Hz，超声分散0.5-8h；
2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在30-120℃真空干燥得到产物并剥离；
3)将Ti3C2膜切割成0.5-5cm2的膜，并以1-4℃/min的升温速率自室温升至200-900℃惰性气氛下保温1-3h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料。
2.根据权利要求1所述的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属氧化物盐水溶液为Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V的一种或多种混合物。
3.一种如权利要求1所述的制备方法制成的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料，其特征在于：过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜复合材料由负载过渡金属氧化物纳米颗粒的二维层状Ti3C2纳米片组成，且层片厚度为5-10nm。
4.根据权利要求3所述的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料，其特征在于：过渡金属氧化物纳米颗粒为Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V的一种或多种金属的金属氧化物。
CN201710251110.9A 2017-04-18 2017-04-18 过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法 Pending CN106971854A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710251110.9A CN106971854A (zh) 2017-04-18 2017-04-18 过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710251110.9A CN106971854A (zh) 2017-04-18 2017-04-18 过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106971854A true CN106971854A (zh) 2017-07-21

Family

ID=59333007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710251110.9A Pending CN106971854A (zh) 2017-04-18 2017-04-18 过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106971854A (zh)

Cited By (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107934965A (zh) * 2017-12-15 2018-04-20 陕西科技大学 一种Ti3C2‑Co(OH)(CO3)0.5纳米复合材料的制备方法
CN108183205A (zh) * 2017-12-13 2018-06-19 中航锂电（江苏）有限公司 一种钠离子电池用柔性自支撑电极材料及其应用和制备方法
CN108250846A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 西南交通大学 一种导电墨水及导电粉末的制备方法
CN108273469A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 河海大学 一种二维碳化钛吸附剂及其应用
CN108538644A (zh) * 2018-03-27 2018-09-14 南京邮电大学 一种金属卟啉框架/碳化钛复合柔性电极的制备方法和应用
CN108660473A (zh) * 2018-05-17 2018-10-16 大连理工大学 一种基于MXene与过渡金属碳化物复合纳米结构的电解海水制氢催化剂及其合成方法
CN108735522A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 西南大学 一种CoNiO2/MXene复合材料及其制备方法和应用
CN108807003A (zh) * 2018-05-18 2018-11-13 重庆化工职业学院 一种MnO2/Ti3C2TxMxene柔性超级电容器电极材料的制备方法
CN109294621A (zh) * 2018-10-30 2019-02-01 东营奥星石油化工有限公司 一种润滑油基础油的加氢精制生产方法
CN109557161A (zh) * 2019-01-03 2019-04-02 河北工业大学 一种钴酸镍/碳化钛复合材料的制备方法及其应用
CN109603533A (zh) * 2019-01-08 2019-04-12 中盐金坛盐化有限责任公司 一种Ag和二维MXene修饰的高温烟气除尘脱硝脱汞催化膜及其制备方法
CN109712769A (zh) * 2019-01-30 2019-05-03 郑州大学 一种MXene-磁性金属复合材料及其制备方法
CN109755552A (zh) * 2019-03-15 2019-05-14 西南大学 碳包封氮氧钛纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用
CN109941997A (zh) * 2019-03-29 2019-06-28 陕西科技大学 一种血红蛋白状Co3O4/Ti3C2纳米复合材料的制备方法及应用
CN110002493A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 盐城工学院 一种二维Ti3C2/TiO2-x纳米复合材料的制备方法
CN110105087A (zh) * 2018-10-10 2019-08-09 西南交通大学 一种Ti3C2薄膜表面官能团的调控方法
CN111653437A (zh) * 2020-06-12 2020-09-11 陕西科技大学 一种层状多级Ti3C2@Ni(OH)2-MnO2复合电极材料及其制备方法
CN112125307A (zh) * 2020-09-24 2020-12-25 北京大学 一种锰离子插层且氮化的MXene的制备方法及其应用
CN112158888A (zh) * 2020-09-17 2021-01-01 西北工业大学 利用氧化物半导体纳米粉体剥离层状材料制备二维材料的方法
CN113066673A (zh) * 2021-03-24 2021-07-02 同济大学 Ti3C2Tx-TiO2纳米管阵列自支撑薄膜电极材料及其制备方法和应用
CN113401904A (zh) * 2021-05-25 2021-09-17 西安交通大学 氧原子原位掺杂MAX相和原位掺杂MXene柔性膜电极材料及其制备方法和应用
CN113493207A (zh) * 2021-08-09 2021-10-12 辽宁大学 一种Ti3C2Tx-MXene柔性自支撑薄膜及其制备方法
CN113563079A (zh) * 2021-07-02 2021-10-29 东北大学 一系列新型钨稀土基max相及其衍生二维钨基层状碳化物的制备方法
CN113559903A (zh) * 2021-06-24 2021-10-29 同济大学 三明治形Co3O4@Mxenes复合材料及其制备方法和应用
CN113990540A (zh) * 2021-09-28 2022-01-28 哈尔滨工业大学 一种抗重离子单粒子效应的flash器件及其制备方法
CN114026663A (zh) * 2019-08-05 2022-02-08 株式会社村田制作所 导电性材料、导电性薄膜、电化学电容器、导电性材料的制造方法及导电性薄膜的制造方法
CN114010781A (zh) * 2021-09-13 2022-02-08 中山大学附属第五医院 一种二维Ti3C2/TiO2纳米材料的制备方法及其在肿瘤治疗方面的应用
CN114823169A (zh) * 2022-04-18 2022-07-29 华南理工大学 一种异质纳米片及其制备方法和应用
CN115709068A (zh) * 2022-10-31 2023-02-24 福州大学 一种碳化钛衍生的氧化钴/氧化钛/碳异质结构及其制备方法和应用
CN116060067A (zh) * 2023-01-05 2023-05-05 中国医学科学院药用植物研究所 基于二维金属碳化物和过渡金属氧化物的复合材料及其在检测山奈酚中的应用
CN115709068B (zh) * 2022-10-31 2024-04-26 福州大学 一种碳化钛衍生的氧化钴/氧化钛/碳异质结构及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103601498A (zh) * 2013-10-21 2014-02-26 陕西科技大学 一种Ti3AlC2 陶瓷粉料的制备方法
CN105609319A (zh) * 2016-01-29 2016-05-25 西北师范大学 用于超级电容器电极材料的片状碳化钛负载二氧化锰复合材料及其制备
CN105895385A (zh) * 2016-05-31 2016-08-24 陕西科技大学 一种氧化钛柱状阵列/二维层状碳化钛电极材料及其制备和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103601498A (zh) * 2013-10-21 2014-02-26 陕西科技大学 一种Ti3AlC2 陶瓷粉料的制备方法
CN105609319A (zh) * 2016-01-29 2016-05-25 西北师范大学 用于超级电容器电极材料的片状碳化钛负载二氧化锰复合材料及其制备
CN105895385A (zh) * 2016-05-31 2016-08-24 陕西科技大学 一种氧化钛柱状阵列/二维层状碳化钛电极材料及其制备和应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANFENG ZHU等: ""Composites of TiO2 Nanoparticles Deposited on Ti3C2 MXene Nanosheets with Enhanced Electrochemical Performance"", 《JOURNAL OF THE ELECTROCHEMICAL SOCIETY》 *
MENG-QIANG ZHAO等: ""2D titanium carbide and transition metal oxides hybrid electrodes for Li-ion storage"", 《NANO ENERGY》 *
RAGHAVAN BABY RAKHI等: ""Direct Chemical Synthesis of MnO2 Nanowhiskers on Transition-Metal Carbide Surfaces for Supercapacitor Applications"", 《ACS APPLIED MATERALS&INTERFACES》 *

Cited By (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108183205A (zh) * 2017-12-13 2018-06-19 中航锂电（江苏）有限公司 一种钠离子电池用柔性自支撑电极材料及其应用和制备方法
CN107934965A (zh) * 2017-12-15 2018-04-20 陕西科技大学 一种Ti3C2‑Co(OH)(CO3)0.5纳米复合材料的制备方法
CN108250846A (zh) * 2018-01-22 2018-07-06 西南交通大学 一种导电墨水及导电粉末的制备方法
CN108273469A (zh) * 2018-01-29 2018-07-13 河海大学 一种二维碳化钛吸附剂及其应用
CN108538644A (zh) * 2018-03-27 2018-09-14 南京邮电大学 一种金属卟啉框架/碳化钛复合柔性电极的制备方法和应用
CN108538644B (zh) * 2018-03-27 2019-11-05 南京邮电大学 一种金属卟啉框架/碳化钛复合柔性电极的制备方法和应用
CN108660473A (zh) * 2018-05-17 2018-10-16 大连理工大学 一种基于MXene与过渡金属碳化物复合纳米结构的电解海水制氢催化剂及其合成方法
CN108660473B (zh) * 2018-05-17 2019-06-21 大连理工大学 一种基于MXene与过渡金属碳化物复合纳米结构的电解海水制氢催化剂及其合成方法
CN108807003A (zh) * 2018-05-18 2018-11-13 重庆化工职业学院 一种MnO2/Ti3C2TxMxene柔性超级电容器电极材料的制备方法
CN108735522A (zh) * 2018-05-25 2018-11-02 西南大学 一种CoNiO2/MXene复合材料及其制备方法和应用
CN110105087B (zh) * 2018-10-10 2022-04-22 西南交通大学 一种Ti3C2薄膜表面官能团的调控方法
CN110105087A (zh) * 2018-10-10 2019-08-09 西南交通大学 一种Ti3C2薄膜表面官能团的调控方法
CN109294621B (zh) * 2018-10-30 2020-09-29 东营奥星石油化工有限公司 一种润滑油基础油的加氢精制生产方法
CN109294621A (zh) * 2018-10-30 2019-02-01 东营奥星石油化工有限公司 一种润滑油基础油的加氢精制生产方法
CN109557161A (zh) * 2019-01-03 2019-04-02 河北工业大学 一种钴酸镍/碳化钛复合材料的制备方法及其应用
CN109603533A (zh) * 2019-01-08 2019-04-12 中盐金坛盐化有限责任公司 一种Ag和二维MXene修饰的高温烟气除尘脱硝脱汞催化膜及其制备方法
CN109603533B (zh) * 2019-01-08 2022-06-28 中盐金坛盐化有限责任公司 一种Ag和二维MXene修饰的高温烟气除尘脱硝脱汞催化膜及其制备方法
CN109712769A (zh) * 2019-01-30 2019-05-03 郑州大学 一种MXene-磁性金属复合材料及其制备方法
CN109755552B (zh) * 2019-03-15 2022-03-11 西南大学 碳包封氮氧钛纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用
CN109755552A (zh) * 2019-03-15 2019-05-14 西南大学 碳包封氮氧钛纳米颗粒复合材料及其制备方法和应用
CN110002493A (zh) * 2019-03-28 2019-07-12 盐城工学院 一种二维Ti3C2/TiO2-x纳米复合材料的制备方法
CN110002493B (zh) * 2019-03-28 2021-04-23 盐城工学院 一种二维Ti3C2/TiO2-x纳米复合材料的制备方法
CN109941997A (zh) * 2019-03-29 2019-06-28 陕西科技大学 一种血红蛋白状Co3O4/Ti3C2纳米复合材料的制备方法及应用
CN109941997B (zh) * 2019-03-29 2022-07-15 陕西科技大学 一种血红蛋白状Co3O4/Ti3C2纳米复合材料的制备方法及应用
CN114026663B (zh) * 2019-08-05 2023-07-07 株式会社村田制作所 导电性材料、导电性薄膜、电化学电容器、导电性材料的制造方法及导电性薄膜的制造方法
CN114026663A (zh) * 2019-08-05 2022-02-08 株式会社村田制作所 导电性材料、导电性薄膜、电化学电容器、导电性材料的制造方法及导电性薄膜的制造方法
CN111653437A (zh) * 2020-06-12 2020-09-11 陕西科技大学 一种层状多级Ti3C2@Ni(OH)2-MnO2复合电极材料及其制备方法
CN112158888A (zh) * 2020-09-17 2021-01-01 西北工业大学 利用氧化物半导体纳米粉体剥离层状材料制备二维材料的方法
CN112125307A (zh) * 2020-09-24 2020-12-25 北京大学 一种锰离子插层且氮化的MXene的制备方法及其应用
CN113066673A (zh) * 2021-03-24 2021-07-02 同济大学 Ti3C2Tx-TiO2纳米管阵列自支撑薄膜电极材料及其制备方法和应用
CN113401904A (zh) * 2021-05-25 2021-09-17 西安交通大学 氧原子原位掺杂MAX相和原位掺杂MXene柔性膜电极材料及其制备方法和应用
CN113401904B (zh) * 2021-05-25 2023-08-01 西安交通大学 氧原子原位掺杂MAX相和原位掺杂MXene柔性膜电极材料及其制备方法和应用
CN113559903A (zh) * 2021-06-24 2021-10-29 同济大学 三明治形Co3O4@Mxenes复合材料及其制备方法和应用
CN113563079A (zh) * 2021-07-02 2021-10-29 东北大学 一系列新型钨稀土基max相及其衍生二维钨基层状碳化物的制备方法
CN113493207A (zh) * 2021-08-09 2021-10-12 辽宁大学 一种Ti3C2Tx-MXene柔性自支撑薄膜及其制备方法
CN114010781A (zh) * 2021-09-13 2022-02-08 中山大学附属第五医院 一种二维Ti3C2/TiO2纳米材料的制备方法及其在肿瘤治疗方面的应用
CN114010781B (zh) * 2021-09-13 2023-03-24 中山大学附属第五医院 一种二维Ti3C2/TiO2纳米材料的制备方法及其在肿瘤治疗方面的应用
CN113990540A (zh) * 2021-09-28 2022-01-28 哈尔滨工业大学 一种抗重离子单粒子效应的flash器件及其制备方法
CN114823169A (zh) * 2022-04-18 2022-07-29 华南理工大学 一种异质纳米片及其制备方法和应用
CN115709068A (zh) * 2022-10-31 2023-02-24 福州大学 一种碳化钛衍生的氧化钴/氧化钛/碳异质结构及其制备方法和应用
CN115709068B (zh) * 2022-10-31 2024-04-26 福州大学 一种碳化钛衍生的氧化钴/氧化钛/碳异质结构及其制备方法和应用
CN116060067A (zh) * 2023-01-05 2023-05-05 中国医学科学院药用植物研究所 基于二维金属碳化物和过渡金属氧化物的复合材料及其在检测山奈酚中的应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106971854A (zh) 过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法
Zhang et al. Self-assembling hierarchical NiCo2O4/MnO2 nanosheets and MoO3/PPy core-shell heterostructured nanobelts for supercapacitor
Acharya et al. Leaf-like integrated hierarchical NiCo2O4 nanorods@ Ni-Co-LDH nanosheets electrodes for high-rate asymmetric supercapacitors
CN102130334B (zh) 石墨烯基纳米铁氧化物复合材料及其制备方法
Jia et al. Formation of ZnCo 2 O 4@ MnO 2 core–shell electrode materials for hybrid supercapacitor
CN103682302B (zh) 雾化干燥同步合成多孔石墨烯包裹的纳米电极材料的方法
Huang et al. Nitrogen-doped MnO2 nanorods as cathodes for high-energy Zn-MnO2 batteries
CN104299798B (zh) 一种硼原子掺杂改性石墨烯材料、制备方法及应用
CN103500822B (zh) 炭改性纳米Li4Ti5O12与多孔石墨烯复合电极材料的制备方法
CN106024402B (zh) 一种超级电容器碳/碳化钛核壳复合球电极材料及其制备方法
CN103311502A (zh) 一种金属箔/石墨烯复合电极片及其制备方法
CN113012945B (zh) 一种改性Ppy-MXene复合材料及制备方法与应用
CN108922790A (zh) 一种钠离子嵌入的二氧化锰/氮掺杂多孔碳复合材料的制备方法和应用
CN104124434A (zh) 多边缘MoS2纳米片/石墨烯电化学贮锂复合电极及制备方法
CN106449136A (zh) α‑氢氧化镍钴电极材料及其制备方法与应用
Joseph et al. Three dimensional NiO nanonetwork electrode for efficient electrochemical energy storage application
Chen et al. High-performanced flexible solid supercapacitor based on the hierarchical MnCo2O4 micro-flower
CN103500836A (zh) 一种粗糙化的锂离子电池用铜箔集流体及其制备方法
Liu et al. 3D heterostructure of 2D Y-doped Cu (OH) 2 nanosheet supported by nickel foam as advanced electrodes for high performance supercapacitor
CN105161690A (zh) 通过掺杂石墨烯和二氧化钛提高二硫化钼充放电循环能力的方法
Kadam et al. Role of deposition temperature on physical and electrochemical performance of manganese oxide electrode material for supercapacitor application
CN104900418A (zh) 一种超级电容器的电极材料及制备方法、应用
CN108022760A (zh) 一种石墨烯掺杂金属氧化物电极材料及其制备方法
CN104124435A (zh) 多边缘MoS2纳米片/石墨烯电化学贮钠复合电极及制备方法
CN111326351A (zh) 一种电容器用Cu2O/NiO材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170721