[发明专利]一种基于SiOx与超声波联合强化的二维纳米MXene材料快速制备方法

说明书

本发明涉及一种基于SiOx与超声波联合强化的二维纳米MXene材料快速制备方法。所述方法为：用SiOx与超声波联合强化HF(含氟酸)对MAX相进行选择性刻蚀，将其中的活泼金属(如：Al等)层完全刻蚀掉即得。该制备方法通过SiOx与超声场中的含氟酸相互作用生成刻蚀性更强的中间体，加速对MAX相中活泼金属的刻蚀，不仅如此，超声场还能进一步加速刻蚀过程中固相与液相的物质交换，进一步加速刻蚀速率。因此，本方法不仅简单易行，而且能大幅缩短时间，可实现快速高效制备。与未经SiOx与超声波联合处理的MXene材料相比，制备得到的MXene材料表面微纳米结构层次更丰富。

技术领域

本发明属于MXene材料制备技术领域，具体涉及一种基于SiOx与超声波联合强化的二维纳米MXene材料快速制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

与碳基材料、金属氧化物、高分子聚合物复合形成的MXene基复合材料以其材料元素多样化与结构特殊性，被广泛应用于能量存储领域、锂离子电池、超级电容器、微波吸收和传感器等方面。虽然有大量的工艺方法(如氢氟酸刻蚀、无水刻蚀法、电化学方法、熔盐腐蚀法、碘辅助刻蚀法、热还原法、碱辅助水热法等)可以用来制备MXene材料，然而这些工艺条件具有耗时、成本高、材料均一性差等缺点。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种基于SiOx与超声波联合强化的含氟类酸快速刻蚀制备二维纳米MXene材料的方法。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种基于SiOx与超声波联合强化HF制备MXene材料的方法，所述方法为：用SiOx与超声波联合强化HF(或其他含氟酸)对MAX相进行选择性刻蚀，将活泼金属层刻蚀掉即得。

第二方面，对上述方法制备MXene材料的强化机理进行分析。

第三方面，上述MXene材料或上述方法在电池阳极、能量储存等方面的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用SiOx与超声波联合强化技术，辅助HF成功制备了二维纳米MXene材料；

(2)降低HF的使用量和溶液浓度，在一定程度上缓解HF毒性、用量大的问题；

(3)将SiOx纳米材料与超声波技术相结合，在刻蚀过程中HF会生成刻蚀效果更换的含氟中间产物，使刻蚀时间由90h左右降为1h左右，解决耗时长的问题；

(4)超声场施加于整个制备过程，在制备MXene结构的同时，分散SiOx纳米材料，提高纳米颗粒的分散性，加速MAX相与刻蚀液的物质交换；

(5)该方法在材料的选择上范围广，可应用于大部分MXene材料的刻蚀；

(6)该方法具有制备效率高、成本大幅降低、可流水作业等优点，具有很大的工业应用潜力。

附图说明

构成本发明的一部分说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1的制备过程图；

图2为实施例1的SEM图；

图3为实施例1的XRD测试图；

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。