[发明专利]MoO3纳米片修饰Ti3C2Tx复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，特别涉及MoO₃纳米片修饰 Ti₃C₂T_x复合材料及其制备方法。

背景技术

超级电容器是一种新型的储能装置，具有功率密度高、充电时间短、循环时间长、绿色环保等优点，可以应用在储能装置、动力电源系统以及诸多电子设备上。根据储能激励的不同，超级电容器主要分为两类：一类是以碳材料为电极材料的双电层电容器(EDLCs)，其通过在电极和电解液之间形成Helmholtz层，以静电方式储存电能；另一类是以金属氧化物和导电聚合物为电极材料的法拉第电容器，利用氧化还原反应以电化学方式储存电能。

超级电容器用电极材料可分为三类：碳材料系列，过渡金属氧化物系列，导电聚合物系列，各有优缺点：碳材料循环性能好，但成本高、循环稳定性不好；金属氧化物和导电聚合物比容量高，但成本高、循环稳定性不好。所以，将上述不同种类的电极材料进行复合可以弥补单一材料的缺点，同时还可以实现材料性能的优势互补，获得兼有高容量、优异循环性与倍率性能的电极材料。

近年，Ti₃C₂T_x作为最新发现的二维纳米材料备受关注。由于其具有较高的比表面积和较好的导电性而在电化学领域得到了深入的研究。但是，由于Ti₃C₂T_x表面F离子使得比电容相对较低(100F/g)，所以，需要较高比电容的MoO₃纳米片对Ti₃C₂T_x进行表面修饰。

发明内容

为了克服以上技术问题，本发明的目的在于提供MoO₃纳米片修饰Ti₃C₂T_x复合材料及其制备方法，在二维层状Ti₃C₂T_x的表面和层间负载MoO₃纳米片，使二者产生协同作用，较大地增加比表面积；同时，纳米片以嵌入的方式分布于Ti₃C₂T_x片层上，可以提高电子在层间的转移速率，以提高电极材料的电化学性能。

为了达到上述目的，本发明通过以下方式实现：

MoO₃纳米片修饰Ti₃C₂T_x复合材料，借助于Ti₃C₂T_x的二维层状结构作为支撑，MoO₃纳米片分布于片层表面、边缘和层间，分布于片层表面及边缘表面的纳米片多于层间。

MoO₃纳米片修饰Ti₃C₂T_x复合材料的制备方法，步骤为：

(1)将通过热压烧结制备的Ti₃AlC₂粉体完全浸入到体积分数为 40％的HF溶液中，在室温下搅拌24小时，经过水洗至PH＝6，再经过醇洗，离心得到粉体，在真空干燥箱中干燥，得到Ti₃C₂T_x粉体；

(2)称量四水钼酸铵和酒石酸完全溶解于水中，得到水溶液，在25℃下搅拌均匀，且用6mol/L的盐酸调节PH＝1.5-2；四水钼酸铵和酒石酸的质量比为1：(0.06-0.03)；

(3)将步骤(1)中所得粉体Ti₃C₂T_x匀速加入到步骤(2) 中所得到的水溶液中，在25℃下数小时搅拌，得到均匀的悬浮液； Ti₃C₂T_x粉体与步骤(2)中的四水钼酸铵的质量比为3：(1-2)；

(4)将步骤(3)中所得的悬浮液转移到水热釜中，在150℃-180℃下水热反应24小时；

(5)将步骤(4)中所得到的粉体离心，水洗，醇洗，在真空干燥箱中干燥MoO₃修饰Ti₃C₂T_x复合材料。