[发明专利]N、S共掺杂MXene/纤维素衍生碳气凝胶的制备方法

权利要求书

1.N、S共掺杂MXene/纤维素衍生碳气凝胶的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，通过LiF/HCl刻蚀MAX相前驱体，制备具有少层结构的MXene溶液，将得到的MXene溶液冷冻干燥，得到MXene粉末；

步骤2，利用MXene粉末和纤维素制备MXene/纤维素水凝胶；具体步骤如下：

步骤2.1，将 NaOH、尿素和水混合，并进行预冷，得到混合液；

预冷温度为-12℃，预冷时间为10-15h；

步骤2.2，将纤维素缓慢加入到混合液中进行溶解，得到无色透明的胶状纤维素溶液；

步骤2.3，将MXene粉末加入到胶状纤维素溶液中进行超声分散，得到MXene/纤维素混合溶液；

步骤2.4，将MBA加入步骤2.3得到的MXene/纤维素混合溶液中，得到MBA/MXene/纤维素混合溶液；

步骤2.4，将MBA/MXene/纤维素混合溶液倒入圆柱形塑料培养皿中，在室温下静置12h，得到交联的MXene/纤维素水凝胶；

步骤2.5，将步骤2.4得到的MXene/纤维素水凝胶用去离子水洗涤数次，得到MXene/纤维素水凝胶；

步骤3，将MXene/纤维素水凝胶浸渍在染料溶液中，以实现MXene/纤维素水凝胶的杂原子掺杂，之后进行冷冻干燥，得到杂原子掺杂的MB/MXene/纤维素气凝胶；

染料溶液为亚甲基蓝溶液，染料溶液的质量浓度为20-300mg/L；

浸渍时间为72h；冷冻干燥温度为-50 ~ -60℃，冷冻干燥时间为48-72h；

步骤4，将杂原子掺杂的MB/MXene/纤维素气凝胶置于管式炉中碳化，得到N、S共掺杂MXene/纤维素衍生碳气凝胶；

碳化的具体条件为：以50-100ml/s的速率通入氮气，以5℃/min的速率升温至1200℃并保温2h，随后随炉冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的N、S共掺杂MXene/纤维素衍生碳气凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，具体步骤如下：

步骤1.1，将LiF与HCl充分混合，然后缓慢加入MAX相前驱体粉末，得到混合溶液；

LiF、HCl与MAX相前驱体粉末的质量比为1：20：1；

步骤1.2，将混合溶液在30-40℃的条件下搅拌20-30h，获得Ti₃C₂T_x悬浮液，之后用去离子水反复离心洗涤至溶液pH为7，得到Ti₃C₂T_x沉淀物；离心洗涤时，离心速率为3000-4000r/min；

步骤1.3，将Ti₃C₂T_x沉淀物分散于去离子水中，超声分散10-20min，然后继续以3000-4000r/min的速率离心15min，循环数次，取上清液，即可获得少层结构的MXene溶液；

步骤1.4，将少层结构的MXene溶液冷冻干燥，得到MXene粉末；冷冻干燥的温度为-50~-70℃，压强为20Pa，时间为48-72h。