[发明专利]一种单分散Ti3

说明书

本发明公开了一种单分散Ti₃C₂纳米线透明电极的制备方法，首先通过盐酸、氟化锂刻蚀Ti₃AlC₂得到手风琴状的Ti₃C₂块体，然后将其与一定量的KOH溶液混合，在室温下搅拌得单分散的Ti₃C₂纳米线，通过旋涂将单分散Ti₃C₂纳米线转移至透明基底上组装成透明电极。制备方法简单，反应条件温和，在水热、常压条件下即可完成；本发明首次得到均一、单分散的一维Ti₃C₂纳米线，与二维Ti₃C₂纳米片相比具有更高的比表面积、更多的活性位点；利用本发明公开方法制备的单分散Ti₃C₂纳米线组装成透明电极，可有效避免二维Ti₃C₂纳米片充/放电过程中发生堆叠；该透明电极具有优异的透光率、导电性和储能性能。

技术领域

本发明涉及透明超级电容器的制备技术领域，具体是涉及一种单分散Ti₃C₂纳米线透明电极的制备方法。

背景技术

随着研究工作的不断深入，透明便携式智能电子产品在不久的将来将会变得更加的智能、舒适和时尚，其快速地发展趋势对储能设备的性能提出了更高的要求。例如，智能电话、显示屏和透明触摸传感屏等均需要配合使用透明储能器件，透明超级电容器作为一类性能优异的储能器件对于未来透明储能设备的发展具有重要的指导意义。

近年来，MXene因其优异的电导率和电化学储能性能，成为储能领域的热门材料之一。MXene是二维层状金属碳化物、氮化物或碳氮化物的总称，它们的化学通式是M_n+1X_nT_x（n=1~3），其中M代表一种过渡金属（例如Ti、V、Nb、Mo等），X代表C或N元素，而T代表化学官能团，包括-OH、-O和-F。MXene因具有高的电子电导率（9880 S cm^-1）和优异的电容储能特性，成为构建透明超级电容器的理想电极材料之一。Chuanfang (John) Zhang课题组通过采用简单的旋涂方法，将2D Ti₃C₂纳米片转移至透明基底上，组装成透明储能电极，透光率在29%的薄膜其电导率为9880 S cm^-1。透光率为91%的导电电极面积电容值为0.48 mF cm^-2，这些透明电极均表现出高电容和长寿命的特点。总的来说，Ti₃C₂透明电极作为未来透明、导电电容性电极的最新技术，可为下一代可穿戴电子产品供能。然而，2D Ti₃C₂纳米片在充/放电过程中不可避免的造成堆叠，这将不利于离子/电子的传输，进而影响电化学性能。

将2D Ti₃C₂纳米片以一维单分散Ti₃C₂纳米线代替是一种能有效避免二维Ti₃C₂纳米片堆叠的方法，并且一维单分散Ti₃C₂纳米线与二维Ti₃C₂纳米片相比，将具有更多的反应活性位点和更高的比表面积，且一维单分散Ti₃C₂纳米线可以有效地避免二维Ti₃C₂纳米片的堆叠，利于离子电子的传输，进而提高电化学性能。

因此，有必要设计一种简单易行的一维单分散Ti₃C₂纳米线制备方法来改进2DTi₃C₂纳米片在性能方面存在的不足。

发明内容