[发明专利]一种快速制备二氧化锡‑二维碳化钛复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速制备二氧化锡-二维碳化钛复合材料的方法，属于材料制备领域。

背景技术

研究发现，二维过渡金属碳化物和/或氮化物(MXene)作为一种导电性能良好且表面官能团可调控的二维层状材料，在储能领域有极大的应用前景(Naguib,M.,et al.,Advanced Materials,2014.26(7):992-1005)。其中二维碳化钛(Ti₃C₂)是一种典型的MXene材料，可用于锂离子电池和超级电容器的电极材料的制备，但是Ti₃C₂的层间容易塌陷和堆垛在一起，影响其作为电极材料的性能。目前主流的趋势是将Ti₃C₂与其它材料复合，以阻止Ti₃C₂的堆叠，从而减少离子转移的阻力和增加离子的吸附位点。例如Rakhi等在Ti₃C₂上原位生长ε-MnO₂纳米晶，可显著增加复合材料的重量比容量(Rakhi,R.B.,et al.,ACS Applied Materials&Interfaces,2016.8(29):18806-18814)。

二氧化锡(SnO₂)由于其丰富的资源、较低的价格和良好的电容特性，是一种潜在的电极材料。但是其导电性能较差，而且在充放电过程中存在着严重的体积变化，影响了SnO₂的进一步应用。如果将SnO₂原位生长在Ti₃C₂层片上，可有效的阻止SnO₂的团聚并扩展Ti₃C₂基体的层片间距，有利于电解液离子的扩散和吸附，从而提高Ti₃C₂的储能性能。

但是传统制备二氧化锡-二维碳化钛复合材料的方法比较繁琐，效率较低，因此，寻求一种高效、价格低廉的方法是推广二氧化锡-二维碳化钛的迫切要求。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种快速制备二氧化锡-二维碳化钛复合材料的方法，该方法操作简单、快捷、成本低廉，可大规模生产。

技术方案：本发明提供了一种快速制备二氧化锡-二维碳化钛复合材料的方法，该方法包括如下步骤：

1)将二维碳化钛加入锡的化合物溶液中混合均匀，得到混合溶液；

2)将步骤1)得到混合溶液微波加热，然后离心干燥，得到所述的二氧化锡-二维碳化钛复合材料。

其中：

所述的锡的化合物溶液为氯化亚锡溶液、氯化锡溶液、硝酸锡溶液、硝酸亚锡溶液、硫酸亚锡溶液或醋酸亚锡溶液中的一种或多种的混合溶液，所述锡的化合物溶液中锡的浓度范围为0.1～10mol/L。

所述二维碳化钛与锡的化合物的质量比为0.1～100。

所述的混合均匀是指通过电磁搅拌，在搅拌频率为20～100赫兹的条件下，搅拌0.5～24h。

所述的微波加热的功率为700～1800瓦，加热时间为5～300s。

所述离心是指在转速为1000～10000rpm的离心速率下离心1～20min，之后摒弃上清液，向沉淀物中加入蒸馏水，再次离心，重复离心3次以上；所述的干燥是指将离心后的产物置于烘箱或干燥箱中，在温度为25～70℃的条件下，干燥5～40小时。

为了提高二氧化锡-二维碳化钛复合材料的产量，在对步骤1)得到混合溶液微波加热操作时，对混合溶液反复微波加热，之后进行后续离心干燥操作。

有益效果：与现有方法相比，本发明具有如下优点：

1.设备投资少，操作简单、周期短、能耗少、成本低廉，易实现规模生产，制备过程安全可靠无污染；

2.采用微波加热的方法制备二氧化锡-二维碳化钛复合材料，时间只需5～300秒，相比较传统方法(以小时计)，生产时间显著缩短，生产效率明显提高。

附图说明

图1为本发明实施例1中制备的二氧化锡-二维碳化钛复合材料SEM图；

图2为本发明实施例1中制备的二氧化锡-二维碳化钛复合材料作为超级电容器电极的恒流充放电曲线。

具体实施方式

为了达到以上目的，本发明的二氧化锡-二维碳化钛复合材料的方法包括以下基本步骤：

1.混合：将二维碳化钛和锡的化合物溶液搅拌均匀；