[发明专利]基于含金属空位的二维材料的离子传导膜及其制备方法

权利要求书

1.一种基于含金属空位的二维材料的离子传导膜，其特征在于，二维材料为含有过渡金属空位的单层占优的过渡金属硫磷化物纳米片，其分子式为M_nPX₃Y_2(1-n)或M_nPX₃Y_mZ_2(1-n)-m，其中：M为过渡族金属元素，包括镉、锰、铁、钴、镍、锌或铬；P为磷元素，X为硫；Y为锂元素；Z包括氢、钠或钾；n为位于0.5和1之间的数值；m为位于0和2(1-n)之间的数值；离子传导膜是由M_nPX₃Y_2(1-n)或M_nPX₃Y_mZ_2(1-n)-m纳米片层层叠加组装形成的层状膜；离子传导膜的厚度不小于10 nm，层间距为0.9 ~ 1.3 nm；在相对湿度30~98%、温度30℃~90℃下，质子传导膜的质子传输率范围为0.31 ~ 0.95 S cm^-1，锂离子传导膜的锂离子传输率范围为0.25 ~ 0.81 S cm^-1。

2.按照权利要求1所述的基于含金属空位的二维材料的离子传导膜，其特征在于，离子传导膜的厚度为3 ~20 μm。

3.一种权利要求1所述的基于含金属空位的二维材料的离子传导膜的制备方法，其特征在于，单层占优的M_nPX₃Y_2(1-n)纳米片以过渡金属硫磷化物MPX₃为原料，通过两步离子交换插层过程来制备；M_nPX₃Y_mZ_2(1-n)-m纳米片以单层占优的M_nPX₃Y_2(1-n)为原料，通过在含有Z离子的溶液中进行Y离子和Z离子交换来制备；离子传导膜以M_nPX₃Y_2(1-n)或M_nPX₃Y_mZ_2(1-n)-m纳米片的分散液为原料，通过层层叠加组装制备。