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专利号: 2024118414185
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-25
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种MXene/硅复合材料的制备方法,其特征在于:所述制备方法包括如下步骤:(1)取MAX原材料,在氢氟酸溶液中处理得到MXene材料;

(2)将步骤(1)得到的MXene材料浸泡在含有0.001‑20 g/mL阳离子表面活性剂的溶液中,于20‑100 ºC下搅拌0.5 72 h,得到阳离子表面活性剂插层的MXene材料溶液;

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(3)在步骤(2)得到的阳离子表面活性剂插层的MXene材料溶液中加入金属可溶性盐,于20‑100 ºC下搅拌0.5 72 h,然后离心、水洗、干燥得到金属插层的MXene材料;

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(4)将步骤(3)得到的金属插层MXene材料在保护气氛下以1 10 ºC/min的速率升温至~

300‑1000 ºC,保温0.1 12h来活化金属,激活其催化作用,然后降温到200‑800 ℃,以0.01~ ~

5 L/min的流量通入含有硅烷的气体1 240 min,而后保温0.1 12 h,最后以1 20 ºC/min的~ ~ ~速率冷却至室温,得到MXene/硅复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的阳离子表面活性剂为十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵中的一种或任意几种的组合。

3.如权利要求1或2所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的搅拌在30‑80 ºC下进行,搅拌时间为1‑36 h。

4.如权利要求3所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的搅拌在30‑65 ºC下进行,搅拌时间为3 24 h。

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5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的搅拌在30 50℃下进~行,搅拌时间为10 24 h。

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6.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中,所述的金属可溶性盐是含铁、钴、镍、铅、铜、铝、锑、锰、锡、锌、钼、钒、锆、钨元素中的至少一种的可溶性盐,所述的可溶性盐是金属的氯化盐、硝酸盐、硫酸盐或乙酸盐。

7.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中的搅拌在20‑70 ºC下进行,搅拌时间为1‑36 h。

8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中的搅拌在20‑60 ºC下进行,搅拌时间为5 24 h。

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9.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的含有硅烷的气体为硅烷与其他气体的混合气体,所述其他气体为氩气、氮气和氢气中一种或任意几种的混合;所述含有硅烷的气体中,硅烷和其他气体的体积比例为10‑30%:90‑70%。

10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述含有硅烷的气体中,硅烷和其他气体的体积比例为10‑20%:90‑80%。

11.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的金属插层MXene材料在保护气氛下先以2‑8℃每分钟的速率升温到400‑1000 ℃保温1‑12 h用以活化金属,激活其催化性能;随后降温到200‑800 ℃,通入含硅烷的气体的流量为0.01 5 L/min,通入含硅~烷的气体的时间为1 240 min,而后保温0.1‑12 h,最后以1 20 ºC/min的速率冷却至室温。

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12.如权利要求11所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的金属插层MXene材料在保护气氛下先以2‑8℃每分钟的速率升温到400‑900 ℃保温1‑8 h用以活化金属,激活其催化性能;随后降温到300‑800 ℃,通入含硅烷的气体的流量为0.1‑3 L/min,通入含硅烷的气体的时间为1 180 min,而后保温0.1 10 h,最后以1 15 ºC/min的速率冷却至室温。

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13.如权利要求12所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中,所述的金属插层MXene材料在保护气氛下先以2‑8℃每分钟的速率升温到500‑800 ℃保温1‑6 h用以活化金属,激活其催化性能;随后降温到400‑700 ℃,通入含硅烷的气体的流量为0.1‑2 L/min,通入含硅烷的气体的时间为1 120 min,而后保温0.5 6 h,最后以1 10 ºC/min的速率冷却至室温。

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14.如权利要求1所述的制备方法,其特征在于:所述MXene/硅复合材料制备方法由步骤(1)(4)组成。

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15.一种根据权利要求1‑14之一所述制备方法制得的MXene/硅复合材料。

16.如权利要求15所述的MXene/硅复合材料作为锂离子电池负极材料的应用。