2011年Gogosi等报道了一类新的层状材料MXene,包括过渡金属碳化物、氮化物和碳氮化物[1]
与传统的二维锂离子电池负极材料(如石墨烯与过渡金属氧化物)相比,MXene具有亲水表面和更好的电子导电性、更低的工作电压范围(0.2~0.6 V versus Li/Li+)、更低的扩散势垒和更稳定的层状结构,是LIBs阳极复合材料的理想基体模板
目前研究最多的MXene材料是Ti3C2Tx,T表示封端类型,x表示表面官能团的数目[2~5]
对多层MXene进行超声等处理,可制备出分层MXene纳米片
超声波产生的空穴气泡破灭时能破坏层状微晶,从而产生剥离的纳米片[6~8]
剥离的或层间距更大的纳米片具有更好的表面活性,但是其空间结构稳定性还不足以稳定储能[9]
减少二维MXene纳米片的重复堆积并形成良好对齐的交替排列结构,能提供更大的比表面积和孔隙率以及较短的离子传输距离[10~13],使其电化学性能提高
引入其他复合元素形成稳定的三维形貌,也是目前的研究热点[14~16]
SnO2在高容量、快速充放电方面有突出优势,但是在充放电过程中巨大的体积变化(≥250%)引起电极微观结构破坏,使氧化物和集流体间的连接减弱
选用具有大表面积和吸附活性位点的2D/3D基底可发挥空间限制效应,分散纳米颗粒以消除体积变化[17,18]
因此,将Mxene基底与SnO2相结合组装成稳定的三维层状结构,两种成分之间的协同作用使制备出的电极材料能继承其各自属性
本文用超声辅助与热处理方法在多层MXene(Ti3C2Tx )上原位生长SnO2纳米颗粒,设计制备纳米结构的SnO2@Ti3C2Tx 复合材料并研究其电化学性能
为了避免高温使Ti3C2Tx 氧化[17,19,20],选择了更低的热处理温度(300℃)
1 实验方法1.1 Ti3C2Tx 和SnO2@Ti3C2Tx 试样的制备
将40 mL(HF,40%)氢氟酸缓慢倒入聚四氟乙烯的烧杯中,再将2 g的Ti3AlC2缓慢倒入后在室温下磁力搅拌24 h,转速200 r/min
将上述腐蚀产物用去离子水离心充分清洗使离心后的上清液的pH值大于6
然后将沉淀物在真空条件下室温干燥,得到Ti3C2Tx
在两份各3 g的SnCl4·5H2O中各加入60 mL去离子水,搅拌使其充分溶解；将两份各0.5 g的Ti3C2Tx
声明：
“SnO2@Ti3C2Tx 负极材料的制备及其应用” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：李玲芳,原志朋,范长岭
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2025年06月06日 ~ 08日 
