2011年Gogosi等報道了一類新的層狀材料MXene,包括過渡金屬碳化物、氮化物和碳氮化物[1]
與傳統的二維鋰離子電池負極材料(如石墨烯與過渡金屬氧化物)相比,MXene具有親水表面和更好的電子導電性、更低的工作電壓范圍(0.2~0.6 V versus Li/Li+)、更低的擴散勢壘和更穩定的層狀結構,是LIBs陽極復合材料的理想基體模板
目前研究最多的MXene材料是Ti3C2Tx,T表示封端類型,x表示表面官能團的數目[2~5]
對多層MXene進行超聲等處理,可制備出分層MXene納米片
超聲波產生的空穴氣泡破滅時能破壞層狀微晶,從而產生剝離的納米片[6~8]
剝離的或層間距更大的納米片具有更好的表面活性,但是其空間結構穩定性還不足以穩定儲能[9]
減少二維MXene納米片的重復堆積并形成良好對齊的交替排列結構,能提供更大的比表面積和孔隙率以及較短的離子傳輸距離[10~13],使其電化學性能提高
引入其他復合元素形成穩定的三維形貌,也是目前的研究熱點[14~16]
SnO2在高容量、快速充放電方面有突出優勢,但是在充放電過程中巨大的體積變化(≥250%)引起電極微觀結構破壞,使氧化物和集流體間的連接減弱
選用具有大表面積和吸附活性位點的2D/3D基底可發揮空間限制效應,分散納米顆粒以消除體積變化[17,18]
因此,將Mxene基底與SnO2相結合組裝成穩定的三維層狀結構,兩種成分之間的協同作用使制備出的電極材料能繼承其各自屬性
本文用超聲輔助與熱處理方法在多層MXene(Ti3C2Tx )上原位生長SnO2納米顆粒,設計制備納米結構的SnO2@Ti3C2Tx 復合材料并研究其電化學性能
為了避免高溫使Ti3C2Tx 氧化[17,19,20],選擇了更低的熱處理溫度(300℃)
1 實驗方法1.1 Ti3C2Tx 和SnO2@Ti3C2Tx 試樣的制備
將40 mL(HF,40%)氫氟酸緩慢倒入聚四氟乙烯的燒杯中,再將2 g的Ti3AlC2緩慢倒入后在室溫下磁力攪拌24 h,轉速200 r/min
將上述腐蝕產物用去離子水離心充分清洗使離心后的上清液的pH值大于6
然后將沉淀物在真空條件下室溫干燥,得到Ti3C2Tx
在兩份各3 g的SnCl4·5H2O中各加入60 mL去離子水,攪拌使其充分溶解；將兩份各0.5 g的Ti3C2Tx
聲明：
“SnO2@Ti3C2Tx 負極材料的制備及其應用” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：李玲芳,原志朋,范長嶺
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2025年08月07日 ~ 09日 
