[发明专利]具有波纹状的MXene薄膜及其制备方法、金属复合材料、用途和电池

权利要求书

1.一种具有波纹状的MXene薄膜，其特征在于，所述MXene薄膜中含有MXene材料，且具有周期性的波纹形貌。

2.如权利要求1所述的MXene薄膜，其特征在于，所述MXene薄膜具有正弦波状的波纹形貌；

和/或，所述MXene薄膜的波纹尺寸满足关系式：2r/w介于0.5至1.0之间，h/w介于1.0至2.3之间，其中，r为曲率半径，w为波宽，h为波高；

和/或，所述MXene薄膜的厚度介于1μm至500μm；

和/或，所述MXene材料的化学式表示为M_n+1X_nT_x，中M选自过渡金属元素中的一种或多种，X选自于碳、氮或硼元素中一种或多种，T_x代表官能团，包括-F、-Cl、Br、I、-O、-S、-OH中一种或多种，1≤n≤4。

3.一种如权利要求1或2所述的MXene薄膜的制备方法包括：将含有MXene材料的分散体通过具有周期性波纹形貌的模板成型后得到。

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述模板的表面具有正弦波状的波纹形貌；

和/或，所述模板的波纹尺寸满足关系式：2r/w介于0.5至1.0之间，h/w介于1.0至2.3之间，其中，r为曲率半径，w为波宽，h为波高。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述模板通过将宽度不同的至少两种膜材依序间隔卷绕或叠放得到；优选地，所述膜材的厚度介于1μm至500μm；

或，所述模板为表面具有波纹形貌的轴状物。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述分散体中还包括有粘结剂和/或导电剂；优选地，所述粘结剂包括：聚偏四氟乙烯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇或羧甲基纤维素钠中的一种或多种：所述导电剂包括：石墨烯、碳纳米管、炭黑中的一种或多种；

和/或，所述分散体为液态，其中溶剂选自于水、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、异丙醇、丙酮、甲苯或正己烷中的一种或多种；

和/或，所述分散体为液态，其中MXene材料的浓度介于0.1mg ml^-1至10mg ml^-1。

7.一种金属复合材料，其特征在于，所述金属复合材料由金属与如权利要求1或2所述的MXene薄膜复合得到；

或，由金属与如权利要求3至6中任一项所述的制备方法得到的MXene薄膜复合得到；

优选地，所述金属包括：金属锂、金属钠、金属锌、金属铝、金属镁中的至少一种。

8.一种如权利要求7所述的金属复合材料作为电池电极的用途。

9.一种如权利要求7所述的金属复合材料的制备方法，其特征在于，通过在所述MXene薄膜上电镀金属得到；

或，将所述金属或所述金属的合金熔融后覆载于所述MXene薄膜上，冷却后得到。

10.一种电池，其特征在于，含有如权利要求7所述的金属复合材料；或，如权利要求9所述的制备方法的金属复合材料。