[发明专利]用于钠离子电池负极材料的La3+扩撑MXene的制备方法

说明书

本发明涉及一种用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene的制备方法，属于材料制备领域，主要步骤为：将单层MXene超声分散于去离子水得到MXene分散液；将氯化镧溶于水得到氯化镧溶液；将氯化镧溶液在搅拌下加入MXene分散液，室温下搅拌12 h，离心、洗涤后干燥即可得到用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene。

技术领域

本发明涉及用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene的制备技术。

背景技术

钠离子电池与锂离子电池具有相似的工作原理，但钠元素资源更为丰富、价格更为低廉，因此被认为未来在大规模储能领域具有广阔的应用前景。MXene具有二维层状结构和高的电导率，是理想的钠离子电池负极材料。但由于钠离子半径较大，在MXene中扩散速率较为缓慢，限制了其倍率性能的提升。对于二维层状储钠材料，钠离子扩散速率在很大程度上取决于其层间距大小，扩大层间距将极大地降低钠离子扩散的阻力，有效提升钠离子扩散速率和储钠倍率性能。因此设计和制备La³⁺扩撑MXene来增大层间距，降低钠离子的扩散阻力，将有效提升钠离子扩散速率和储钠倍率性能。然而，目前报道的离子插层方法一般都需要采用CTAB或者其他半径较小的阳离子进行预支撑，方法繁琐、工艺复杂。

本发明提出的La³⁺扩撑MXene的制备方法，是通过La³⁺与单层MXene之间的静电作用相互吸引直接扩撑，避免了传统方法的预柱撑过程，大大简化了离子扩撑MXene的制备过程，是对全面研究的重要革新和有效补充。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene的制备方法。

本发明是用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene的制备方法，其步骤为：将单层MXene超声分散于去离子水得到MXene分散液；将氯化镧溶于去离子水得到氯化镧溶液；将氯化镧溶液在搅拌下加入MXene分散液，室温下搅拌12 h，离心、洗涤后干燥即可得到用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene，其具体操作步骤：

（1）取50 mg单层 MXene粉末加入10 ml去离子水，冰浴超声1 h，得到MXene分散液；

（2）配制10 ml不同浓度的LaCl₃溶液，搅拌下将其加入步骤（1）所得MXene分散液，室温下搅拌12 h；

（3）将步骤（2）所得溶液在3000 r/min下离心洗去多余的杂质离子，每次5 min，得到La³⁺扩撑了层间的MXene；

（4）将步骤（3）所得下层沉淀物取出干燥，即可得到用于钠离子电池电极材料的La³⁺扩撑MXene。

具体实施方式

本发明是用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene的制备方法，其步骤为：将单层MXene超声分散于去离子水得到MXene分散液；将氯化镧溶于去离子水得到氯化镧溶液；将氯化镧溶液在搅拌下加入MXene分散液，室温下搅拌12 h，离心、洗涤后干燥即可得到用于钠离子电池负极材料的La³⁺扩撑MXene，其具体操作步骤为：

（1）取50 mg单层 MXene粉末加入10 ml去离子水，冰浴超声1 h，得到MXene分散液；

（2）配制10ml浓度为0.005mol/L的LaCl₃溶液，搅拌下将其加入步骤（1）所得的MXene分散液，室温下搅拌12 h；