[发明专利]一种复合材料C/MoO3/Ti3C2Tx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，特别涉及一种复合材料 C/MoO₃/Ti₃C₂T_x及其制备方法。

背景技术

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。其中石墨烯作为碳材料的一种，由于其高的导电性，良好的电化学稳定性，高比表面积在电极材料方面有较深的研究，且表现出极好的双电层电容性质。但是由于对电极材料的要求增高，石墨烯已经不能满足人们对于性能的要求。所以，作为具有赝电容性质的过渡金属氧化物的高比电容的性质备受瞩目，但其较差的导电性限制了它的应用。因此，复合材料的产生成为了必然的趋势。

2011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，它的比电容相对较低(100F/g)，所以，我们将具有较高的比电容的MoO₃纳米颗粒作为第二相进行复合，增大电极材料的比表面积，但MoO₃的负载对材料性能的提高有一定的限制，所以，通过引入导电聚合物可以通过增加导电性进一步提高材料的电化学性能。

碳具有较低的比容量，但是有较好的导电性，与MoO₃/Ti₃C₂T_x的复合可以提高电极材料的导电性，从而提高电化学性能。

发明内容

为了克服现有超级电容器电极材料的不足，本发明的目的在于提供一种复合材料C/MoO₃/Ti₃C₂T_x及其制备方法，在二维层状Ti₃C₂T_x的表面和层间负载晶体与无定形的MoO₃，产生协同作用且增加比表面积；但是，负载MoO₃会使得复合材料的导电性相比于Ti₃C₂T_x有所降低，因此，通过将碳层包裹在Ti₃C₂T_x片层上的方法，可以有效增加复合材料的导电性，同时，C与MoO₃之间可以形成包覆，有利于降低多次充放电MoO₃产生的体积效应，进一步提高电极材料的电化学性能，在比容量和稳定性方面有较大提高。

为了达到上述目的，本发明可通过以下方式实现：

一种复合材料C/MoO₃/Ti₃C₂T_x，借助于Ti₃C₂T_x的二维层状结构作为支撑，40-70nm的MoO₃颗粒分布于片层表面、边缘和层间，C 层包覆于MoO₃/Ti₃C₂T_x上，制备成三元复合材料。

一种复合材料C/MoO₃/Ti₃C₂T_x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24h，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；

(2)称量四水钼酸铵和酒石酸完全溶于水中，得到水溶液，在 25℃下搅拌均匀，并用6mol/L HCl调节PH＝0.5；四水钼酸铵和酒石酸的质量比为1：(2-4)；

(3)将步骤(1)中所得Ti₃C₂T_x粉体匀速加入到步骤(2) 中所得到的溶液中，在25℃下数小时搅拌；Ti₃C₂T_x粉体与步骤(2) 中的四水钼酸铵的质量比为3：(2-10)；

(4)将步骤(3)中所得的悬浮液离心，水洗，醇洗，在真空干燥箱中干燥；