[发明专利]具有Mo空位的MXene纳米片的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种具有Mo空位的MXene纳米片的制备方法及应用。一种具有Mo空位的MXene纳米片的制备方法包括步骤：将含Mo的MXene纳米材料分散于分散液中得到纳米分散液；将纳米分散液涂覆于工作电极上；将涂覆有纳米分散液的工作电极与参比电极及对电极组成三电极体系，三电极体系的电解液的pH值为0～6；及对三电极体系外加电压进行电化学反应得到具有Mo空位的MXene纳米片。上述具有Mo空位的MXene纳米片的制备方法，采用电化学剥离的方式可以实现纳米片层材料的完全剥离，避免了大量使用有机溶剂，工艺更为简单且产率明显提高；能够对其表面特性进行调控以制备得到具有大量Mo空位的MXene纳米片，使得具有Mo空位的MXene纳米片具有更好的电催化析氢反应活性。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，特别是涉及具有Mo空位的MXene纳米片的 制备方法及应用。

背景技术

MXene是一种新型的二维层状材料，包括过渡金属碳化物，氮化物等。由 于其具有优异的导电性，化学稳定性和亲水性，MXene在锂/钠离子电池，锂硫 电池，超级电容器，水分解等领域表现出了优异的电化学性能。理论计算表明 MXene表面的O-终止位是电催化析氢反应的催化活性位点。然而，目前制备得 到的MXene的电催化活性都不太理想，因此，筛选出具有较好的电催化活性的 MXene，并对其进行改性是目前研究MXene在电催化领域的研究热点。并且， 目前MXene纳米片的制备主要是利用有机溶剂的嵌入从而进行剥离，然而，此 方法一般需要较为复杂的步骤，且产率较低。

发明内容

基于此，有必要针对目前制备得到的MXene的电催化活性不太理想，且采 用有机溶剂嵌入MXene材料进行剥离的方式步骤复杂且产率较低的问题，提供 一种具有Mo空位的MXene纳米片的制备方法及应用。

一种具有Mo空位的MXene纳米片的制备方法，包括步骤：

将含Mo的MXene纳米材料分散于分散液中得到纳米分散液；

将所述纳米分散液涂覆于工作电极上；

将所述涂覆有纳米分散液的工作电极与参比电极及对电极组成三电极体 系，所述三电极体系的电解液的pH值为0～6；及

对所述三电极体系外加电压进行电化学剥离和活化得到具有Mo空位的 MXene纳米片。

在其中一个实施方式中，所述含Mo的MXene纳米材料为Mo₂TiC₂纳米材 料或Mo₂C纳米材料。

在其中一个实施方式中，所述分散液选自水、异丙醇和乙醇中的至少一种。

在其中一个实施方式中，所述分散液为水和异丙醇的混合液，其中，水与 异丙醇的体积比为1:4～4:1；或，所述分散液为水和乙醇的混合液，其中，水和 乙醇的体积比为1:4～4:1。

在其中一个实施方式中，所述工作电极为玻碳电极或碳纸电极，所述纳米 分散液在所述工作电极上的涂覆量为0.04mg/cm²～0.5mg/cm²；

及/或，所述参比电极为硫酸亚汞电极，所述对电极为碳棒电极。

在其中一个实施方式中，所述对所述三电极体系外加电压进行电化学反应 得到具有Mo空位的MXene纳米片的步骤中采用恒电位扫描的方式外加电压进 行电化学反应，所述恒电位扫描的方式中电位为100mV vs RHE～-500mV vs RHE，所述采用恒电位扫描的方式外加电压进行电化学反应的时间为2h～100h。