[发明专利]一种层状多级Ti3

说明书

本发明公开了一种层状多级Ti₃C₂@Ni(OH)₂‑MnO₂复合电极材料及其制备方法，该方法首先制备出片层状的Ti₃C₂粉体，然后以导电性好、比表面积大的风琴状Ti₃C₂粉体为基体(该结构稳定，比表面积大)，以Ni(NO₃)·6H₂O和MnCl₂·4H₂O为镍源和锰源，采用水热法成功制备Ti₃C₂@Ni(OH)₂‑MnO₂复合材料，且本发明实验操作简便可行，原料易得，符合绿色化学、节能减排的要求，为其在超级电容器等储能领域的进一步应用奠定了理论基础和实践依据。

【技术领域】

本发明属于超级电容器电极材料制备领域，特别涉及一种层状多级Ti₃C₂@Ni(OH)₂-MnO₂复合电极材料及其制备方法。

【背景技术】

近年来，超级电容器(Supercapacitor，SC)吸引了大量的研究注意力，其作为一种高效、绿色环保的新型储能装置，具有比容量大、功率密度高、充放电速率快、循环寿命长等诸多优点，在新能源动力汽车、太阳能光伏电站、储能领域拥有宽泛的应用前景。随着超级电容器研究的不断深入、相关技术产业的快速发展，其应用领域正在不断的扩展、市场前景十分广阔。电极材料是超级电容器的关键所在，它决定着该储能器件的主要性能指标，如能量密度、功率密度和循环稳定性等。超级电容器未来不仅可单独用在需要高功率输出的通信、轨道交通、启停控制等领域，还可与电池形成互补以同时实现高能量密度和高功率密度的电动汽车、交通运输和可再生能源领域,必将为众多行业的应用提供更为高效的解决方案。

MXenes作为一种新型的二维层状材料，其比表面积大，导电性能良好，机械性能稳定，具有亲水性表面和良好的电化学活性，因而广泛应用于超级电容器、锂离子电池、储氢、传感器等研究领域。MXenes是通过选择性蚀刻MAX相，得到的类石墨烯二维结构的过渡金属碳氮化物或碳化物，如Ti₃C₂、Cr₃C₂等。

2016年，Tang等研究了在不同时间下HF刻蚀Ti₃AlC₂制备的Ti₃C₂的电化学性能。实验结果表明，当腐蚀时间为216h，得到的Ti₃C₂的比表面积最大，并且在扫描速率是5mV s^-1时，此电极材料的比电容可达118F g^-1。然而，由于Ti₃C₂的理论比容量较低，限制了 MXene-Ti₃C₂基材料在超级电容器和锂电池等储能领域的进一步应用。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种层状多级Ti₃C₂@Ni(OH)₂-MnO₂复合材料及其制备方法，以解决现有技术中Ti₃C₂材料理论比容量较低的技术问题。为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种层状多级Ti₃C₂@Ni(OH)₂-MnO₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，通过LiF和Ti₃AlC₂制备Ti₃C₂；