[发明专利]一种二维层状TiO2@Ti3C2电极材料及其制备方法

说明书

本发明属于无机材料的制备领域，具体涉及一种二维层状TiO₂@Ti₃C₂电极材料及其制备方法。该方法的具体步骤为：将氢氟酸和强氧化剂按一定比例混合，在冰水浴中搅拌并缓慢加入Ti₃SiC₂，待搅拌一段时间后撤除冰水浴，室温下继续搅拌，经过洗涤干燥获得Ti₃C₂材料；将上述得到的Ti₃C₂材料置于反应釜中，水热之后，再经过洗涤干燥即可得到TiO₂@Ti₃C₂电极材料。该方法制备得到的TiO₂@Ti₃C₂电极材料具有很好的层状结构，比表面积高，用作锂离子电池电极材料时，表现出高的比容量且具有优异的循环寿命。本发明制备方法简单、易于操作、重复性好。

技术领域

本发明属于无机材料的制备领域，具体涉及一种二维层状TiO₂@Ti₃C₂电极材料及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为一种重要的储能设备，以其能量密度大、无记忆效应、循环寿命长和环境友好等优点引起了人们的广泛兴趣。随着锂离子电池的飞速发展，其在手机、电脑、汽车等领域广泛应用，这也要求锂离子电池性能不断提高改进，锂离子电池负极材料的研究也被提出更高要求。

二维材料具有独特的电学、光学和机械性能，而二维的金属碳化物或氮化物（MXenes）作为新型的二维材料，具有高比表面积、高机械强度的特点，又具备组分灵活可调，最小纳米层厚可控等优势，在储能领域拥有巨大潜力。以Ti₃SiC₂为前驱体，经过刻蚀Si原子层获得层状Ti₃C₂，并以Ti₃C₂其为基底进行水热复合，得到二维层状TiO₂@Ti₃C₂，来改善和提高该材料的性能。此外，二维层状TiO₂@Ti₃C₂电极材料，不仅可以增加电解液和活性物质的有效接触面积，而且有利于电子传输。因此，开发一种二维层状TiO₂@Ti₃C₂电极材料及其制备方法在锂离子电池的应用中具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维层状TiO₂@Ti₃C₂电极材料及其制备方法，该制备方法简单、易于操作、重复性好，所制备的TiO₂@Ti₃C₂电极材料具有二维层状结构，比表面积高，用作锂离子电池电极材料时，表现出高的比容量，且具有优异的循环寿命。

本发明提出的技术方案：

一种二维层状TiO₂@Ti₃C₂电极材料及其制备方法，其特征在于采用以下步骤：

（1）将氢氟酸和强氧化剂按一定比例混合并搅拌均匀，其中氢氟酸和浓硝酸的体积比为7：1—39：1；

（2）将步骤（1）得到的混合均匀的溶液置于冰水浴中搅拌，并缓慢加入适量Ti₃SiC₂，在冰水浴中继续搅拌2—6h，随后在室温下继续搅拌24—64h；反应结束后，经离心后分离出固体粉末，真空干燥后，即可得到Ti₃C₂；