[发明专利]氧化钨纳米线/碳化钛纳米片复合材料的制备方法和应用

说明书

氧化钨纳米线/碳化钛纳米片复合材料的制备方法和应用，本发明要解决二维Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;材料容易堆叠、电极比容量较低的问题。制备方法：一、将LiF加入到6～12mol/L盐酸溶液中搅拌至溶解，得到溶液A；在冰水浴搅拌条件下向溶液A中分批加入Tisubgt;3/subgt;AlCsubgt;2/subgt;粉末，在30～50℃温度下搅拌反应，离心清洗、冷冻干燥后得到层状Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;粉末；二、将层状Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;溶液D和六氯化钨溶液E混合均匀，以90℃～200℃的温度进行溶剂热反应，得到氧化钨纳米线/碳化钛纳米片复合材料。本发明复合材料中的一维Wsubgt;18/subgt;Osubgt;49/subgt;纳米线可有效抑制二维Tisubgt;3/subgt;Csubgt;2/subgt;Tsubgt;x/subgt;纳米堆叠，实现电极比容量提升1.5‑2倍。

技术领域

本发明涉及W₁₈O₄₉纳米线/Ti₃C₂T_x纳米片复合材料的制备方法，并将该复合材料作为水系超级电容器的负极材料。

背景技术

电化学储能装置，包括各种电池和电容器，在日常生活中发挥着至关重要的作用，广泛用于各种电子产品、医疗设备及日常电器中。目前，水系超级电容器凭借其高功率密度和长循环寿命，在大功率输出方面有着广阔的应用前景，但其能量密度远不如电池。使用水系非对称超级电容器有希望解决上述问题，它通过结合高性能正负电极材料和扩大工作电势窗口来提高能量密度，以及水系电解质来解决安全问题。尽管在寻找高性能正极材料方面取得了进展，但负极材料性能的短板犹如“木桶效应”仍然限制着水系非对称超级电容器的整体能量密度，需要通过材料选择或表面/界面工程开发新的负极材料，以便两个电极能够达到完美的充/放电动力学。

二维碳化钛(Ti₃C₂T_x)具有独特的结构，能够实现快速电子传输、离子扩散，在电化学储能装置中表现出良好的赝电容性能，是一种极具应用前景的超级电容器负极材料。但二维Ti₃C₂T_x材料容易堆叠团聚，严重阻碍了离子的传输通道，大幅度降低其比表面积，减少可利用的活性位点，并且会引发二维Ti₃C₂T_x垂直层间方向电阻率大幅增加，从而导致Ti₃C₂T_x材料的比容量较低。

发明内容

本发明的目的是为了解决二维Ti₃C₂T_x材料容易堆叠、电极比容量较低的问题，而提供一种W₁₈O₄₉纳米线/Ti₃C₂T_x纳米片复合材料的制备方法和应用。

本发明W₁₈O₄₉纳米线/Ti₃C₂T_x纳米片复合材料的制备方法按照以下步骤实现：

一、完全剥离的单片二维层状Ti₃C₂T_x粉末的制备：

a、将LiF加入到6～12mol/L盐酸溶液中磁力搅拌至溶解，得到溶液A；

b、在冰水浴搅拌条件下向溶液A中分批加入Ti₃AlC₂粉末，在30～50℃温度下搅拌反应，得到反应液B；