本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鋅離子電池是一種新型可充電電池，以鋅離子的儲(chǔ)存和釋放為基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的鋰離子電池相比，鋅離子電池具有更高的能量密度和更低的成本以及更好的安全性能。鋅離子電池具有很多顯著的優(yōu)點(diǎn)。鋅材料是相對(duì)便宜和豐富的，因此鋅離子電池的制造成本較低。其次，鋅離子電池有更高的能量密度，可以提供更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間。此外，鋅離子電池具有更好的安全性能，不容易發(fā)生過(guò)熱或者著火的情況。鋅離子在許多領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用。首先，它可以作為便攜式電子設(shè)備、電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池。由于鋅離子電池具有較低的成本和較高的能量密度，它們可以提供更長(zhǎng)的使用時(shí)間和更高的性能。其次，鋅離子電池可以用于可再生能源的儲(chǔ)存。鋅離子電池可以儲(chǔ)存太陽(yáng)能和風(fēng)能，在需要的時(shí)候釋放出來(lái)，從而平衡電力供應(yīng)和需求。此外，鋅離子電池還可以用于應(yīng)急電源和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等特殊應(yīng)用。然而，鋅離子電池也存在一些挑戰(zhàn)和問(wèn)題，如制備成本高，電極材料的微觀形貌不易控制，穩(wěn)定性差等。需要進(jìn)一步的研究和發(fā)展，以提高鋅離子電池的性能和穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明先用鹽酸和氟化鋰刻蝕碳化鈦鋁從而獲得超薄的ti3c2tx納米片，再制備mxene/h-moo3復(fù)合材料，制備的mxene/h-moo3復(fù)合材料結(jié)合了mxene和h-moo3的優(yōu)點(diǎn)，所得復(fù)合材料導(dǎo)電性能好、電化學(xué)性能優(yōu)、整體穩(wěn)定性強(qiáng)，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單，能耗低，工藝更加安全。本發(fā)明為生產(chǎn)具備良好電學(xué)性能的mxene基電極材料提供了一種新思路和方法，有望在鋅離子電池乃至其它儲(chǔ)能器件的電極材料中得到廣泛的應(yīng)用。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)制備ti3c2tx?mxene材料；

5、(2)制備mxene/h-moo3材料：

6、將步驟(1)制備的液態(tài)mxene滴到鉬酸銨和甲酸混合溶液中，超聲攪拌得到均勻的溶液，離心后的固體用去離子水多次洗滌，干燥后得到mxene/h-moo3。

7、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述mxene、鉬酸銨和甲酸的質(zhì)量比為0.5～1.5：1：1～1.2。

8、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，步驟(1)制備ti3c2tx?mxene材料的方法為：將氟化鋰溶于鹽酸溶液中，攪拌，加入碳化鈦鋁，水浴攪拌；放入離心機(jī)中離心，鹽酸洗滌后再用去離子水繼續(xù)洗滌，然后進(jìn)行超聲冰水浴1h，再繼續(xù)進(jìn)行離心后得到超薄ti3c2tx納米片。

9、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述碳化鈦鋁、氟化鋰、鹽酸的質(zhì)量比例為5:6～10:110～120；所述鹽酸溶液的濃度為11～13mol?l-1。

10、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述水浴攪拌溫度為40～50℃；水浴攪拌時(shí)間46～50h；所述超聲冰水浴的時(shí)間為0.8～1.2h。

11、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500～4000rpm；所述去離子水洗滌后溶液ph?6～7。

12、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，超聲攪拌時(shí)間為0.8～1.2h，超聲反應(yīng)溫度為50～70℃。

13、上述技術(shù)方案中，進(jìn)一步地，所述步驟(2)中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500～4000rpm；干燥溫度為60～80℃。

14、本發(fā)明還提供了一種mxene/h-moo3電極材料，其特征在于，采用上述任意一項(xiàng)方法制備而成。

15、本發(fā)明還提供了前述mxene/h-moo3電極材料在鋅離子電池中的應(yīng)用。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

17、(1)本發(fā)明選用mxene作為前驅(qū)體，原料來(lái)源廣泛、成本低，應(yīng)用于鋅離子電池能顯著降低制備成本，符合綠色環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展的長(zhǎng)期目標(biāo)。同時(shí)mxene具備的多孔結(jié)構(gòu)，制備的mxene含有豐富的大孔、介孔和微孔，比表面積大，因此，相比于其他的二維材料來(lái)說(shuō)，mxene制備的電極材料整體性能較為優(yōu)秀。

18、(2)本發(fā)明通過(guò)制備mxene/h-moo3復(fù)合材料，方法簡(jiǎn)單、能耗低，容易調(diào)控微觀形貌結(jié)構(gòu)，粒徑分布及分散性。

19、(3)本發(fā)明制備的mxene/h-moo3復(fù)合材料結(jié)合了過(guò)渡金屬化合物比電容高和mxene優(yōu)良電導(dǎo)率的優(yōu)點(diǎn)，h-moo3可以顯著改善mxene納米層之間的堆積情況，有效改善了其微觀形貌，有利于提高復(fù)合電極材料的電化學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性。采用h-moo3提供贗電容，有很好的電化學(xué)反應(yīng)活性，比電容高，將h-moo3與mxene復(fù)合起來(lái)能充分結(jié)合兩者優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，所述mxene、鉬酸銨和甲酸的質(zhì)量比為0.5～1.5：1：1～1.2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)制備ti3c2tx?mxene材料的方法為：將氟化鋰溶于鹽酸溶液中，加入碳化鈦鋁，水浴攪拌，離心，鹽酸洗滌后再用去離子水繼續(xù)洗滌，然后進(jìn)行超聲冰水浴1h，再繼續(xù)進(jìn)行離心后得到超薄ti3c2tx納米片。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，所述碳化鈦鋁、氟化鋰、鹽酸的質(zhì)量比例為5:6～10:110～120；所述鹽酸溶液的濃度為11～13mol?l-1。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，所述水浴攪拌溫度為40～50℃；水浴攪拌時(shí)間46～50h；所述超聲冰水浴的時(shí)間為0.8～1.2h。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，所述離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500～4000rpm；所述去離子水洗滌后溶液ph?6～7。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，超聲攪拌時(shí)間為0.8～1.2h，超聲反應(yīng)溫度為50～70℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋅離子電池的mxene/h-moo3電極材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中，離心機(jī)轉(zhuǎn)速為3500～4000rpm；干燥溫度為60～80℃。

9.一種mxene/h-moo3電極材料，其特征在于，采用上述權(quán)利要求1～8中任意一項(xiàng)方法制備而成。

10.權(quán)利要求9所述mxene/h-moo3電極材料在鋅離子電池中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于鋅離子電池的MXene/h?MoO3電極材料及其制備方法與應(yīng)用。制備方法包括制備Ti3C2Tx?MXene材料；將制備的液態(tài)MXene滴到鉬酸銨和甲酸混合溶液中，超聲攪拌得到均勻的溶液，離心后的固體用去離子水多次洗滌，干燥后得到MXene/h?MoO3。本發(fā)明采用MXene作為框架，其活性位點(diǎn)較多，應(yīng)用于鋅離子電池顯著改善其電化學(xué)性能，制備的MXene/h?MoO3復(fù)合材料結(jié)合了MXene和h?MoO3的優(yōu)點(diǎn)，導(dǎo)電性能好、電化學(xué)性能優(yōu)、整體穩(wěn)定性強(qiáng)，且制備過(guò)程簡(jiǎn)單安全，有望在鋅離子電池乃至其它儲(chǔ)能器件的電極材料中得到廣泛的應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：佟瑤,張堯堯,李唯,梁肅臣,魏莉,孫一婷,黃潤(rùn)楠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2