[发明专利]一种MXene褶皱纳米球的制备方法

说明书

本发明公开了一种MXene褶皱纳米球的制备方法，该包括以下步骤：该MXene褶皱纳米球的制备方法包括以下步骤：步骤1、MXene墨水的配置；步骤2、MXene雾滴的制备与输送；步骤3、MXene气溶胶雾滴的控制；步骤4、MXene褶皱纳米球的收集；本发明提供的MXene褶皱纳米球及其制备方法，制备得到的MXene褶皱纳米球，具有明显的球状形貌，相互之间具有明显的孔隙，避免了自堆叠现象；本发明提供的MXene褶皱纳米球及其制备方法，所用原料容易获得，制备过程简单、环境友好，可操作性强，适合连续制备。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域，特别涉及一种MXene褶皱纳米球的制备方法。

背景技术

MXene是近年来发展起来的一类二维材料，由于具有独特的结构，表现出优异的电学、机械、磁学、光学和热学性能，在能量储存、催化、发光、生物学等领域展示出良好的应用前景。目前，MXene纳米材料的研究和应用大多是基于剥片形成的单层或少层MXene纳米片，但是MXene纳米片层间范德华力的存在，使其极易堆叠，导致MXene表面大量的活性位点无法发挥作用，从而在应用于光电、能源等领域时无法充分发挥其性能优势。相比于堆叠的纳米片片，MXene纳米球不仅具有巨大的比表面积，在应用于能源领域时，其球间距也为电解质离子的传输提供了空间。但是由于MXene纳米片具有的高弯曲刚度，传统方法很难使其弯曲成球。

发明内容

发明的目的在于提供一种MXene褶皱纳米球的制备方法，解决了常规MXene纳米材料自堆叠、影响其性能和应用的问题。

本发明是这样实现的，一种MXene褶皱纳米球的制备方法，该包括以下步骤：

步骤1、MXene墨水的配置；

步骤2、MXene雾滴的制备与输送；

步骤3、MXene气溶胶雾滴的控制；

步骤4、MXene褶皱纳米球的收集。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤1中，MXene墨水的配置为：将MXene原料放置于分散液中，获得质量浓度为0.1～100g/L的溶液。

本发明的进一步技术方案是：所述MXene原料为氮化钛、氮化钼、碳化钛、碳化钒、碳化钼和碳氮化钛中的一个或多个组成。

本发明的进一步技术方案是：所述分散液为：去离子水、甲醇、乙醇、乙二醇、丙三醇、二甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一个或多个组成。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤2中，MXene雾滴的制备为：

超声雾化或气动雾化。

本发明的进一步技术方案是：所述超声雾化时，雾化出气溶胶雾滴直径为0.5～50μm的雾团，接载气A到雾化瓶，雾化瓶出雾口经管路连入喷嘴，所述超声雾化频率为20KHz～2.4MHz，载气A为1～400sccm。

本发明的进一步技术方案是：所述气动雾化时，接载气A到雾化瓶，雾化出气溶胶雾滴直径为0.5～100μm的雾团，雾化瓶出雾口经管路接入雾滴筛分装置，处理后得0.5～50μm粒径的雾团，再经管路连入喷嘴，所述气动雾化气流载气A为100～1500sccm。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤3中，MXene气溶胶雾滴的控制为：雾团导入内部为锥形嵌套结构的喷嘴，侧方接通流量为20～1000sccm的束缚气体B，形成环形束缚气体流场，载气温度为10～60℃，喷嘴直径为50～1000μm。

本发明的进一步技术方案是：所述步骤4中，MXene褶皱纳米球的收集为：将步骤3中得到的气溶胶雾滴经喷嘴喷头喷出，沉积在表面预热的基底上，最终获得MXene褶皱纳米球结构，所述基底的预热温度为25-300℃。