本技术公开了一种金属硒化物@MXene复合材料及其制法与应用,方法包括以下步骤:步骤一,将硒粉与MAX相混合,研磨混合均匀;步骤二,将步骤一所得物在保护气氛中煅烧,保温后取出,得到金属硒化物@MXene复合材料。硒粉与MAX相的重量比为10~1。MAX相为Ti<subgt;2</subgt;SnC、Ti<subgt;2</subgt;AlC、V<subgt;2</subgt;AlC、Cr<subgt;2</subgt;AlC、Ti<subgt;2</subgt;ZnC、Ti<subgt;3</subgt;AlC<subgt;2</subgt;、Mo<subgt;2</subgt;Ga<subgt;2</subgt;C、Ti<subgt;3</subgt;SiC<subgt;2</subgt;、V<subgt;4</subgt;AlC<subgt;3</subgt;、(Ti<subgt;0.5</subgt;Nb<subgt;0.5</subgt;)<subgt;5</subgt;AlC<subgt;4</subgt;中的任意一种。研磨时间为10~30分钟。本发明的制备方法方便、快捷、成本低廉,可有效利用MAX相中各组分元素,且不会产生污染,能够实现大规模产业应用;制备出来的金属硒化物@MXene复合电极材料具有优异的界面结合,可应用于二次电池电极材料。
背景技术
MXene是一类二维过渡金属碳和/或氮化物的总称,具有类似石墨烯的层状结构。其典型化学形式为Mn+1
Xn
Tz
,其中:M:早期过渡金属(如Ti、V、Nb等);X:碳和/或氮;Tz
:表面功能基团(如–OH、–F、–O等)。MXene通常由其前驱体MAX相利用HF选择性刻蚀掉A位元素(A为III-IV族元素,如Al、Si、Sn等)而得。MXene具有高导电性、高比表面积、机械柔韧性和可调的化学组成,使其在二次电池(如Li/Na/K等离子电池)领域极具应用潜力。然而,MXene在二次电池应用中的实际推广仍受限于低比容量、层结构堆叠、规模化难以制备等瓶颈。
为了提升MXene的性能并应对其瓶颈,研究者常采用复合策略,将MXene与其他材料复合,可有效提高比容量和缓解层间堆叠。尽管复合策略能提升MXene的电化学性能,但在实际应用中仍存在一些挑战,例如复合材料中MXene与其他组分之间的结合不够紧密,可能导致循环过程中的分离或脱落,降低电极性能。同时,现有的制备工艺较复杂且成本高,难以实现大规模应用。HF等刻蚀工艺的安全性和环保问题也限制了产业化。
实现思路