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专利号: 2025102706224
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,按照如下步骤顺序依次进行:S1、制备MAX粉末:按照化学计量比称取M粉、A粉和碳粉,加入行星球磨机中球磨10‑

24h,球料比为(5‑10):1,转速为150‑300r/min,然后将粉料装入石墨模具中,放入热压烧结炉内,在真空或惰性气体保护下进行烧结,得MAX粉末;

S2、制备MXenes粉末:称取1‑1.1g步骤S1制备得到的MAX粉末,加入至由5‑10mol HCl和

0.5‑1.0g LiF组成的混合溶液中,于40‑50℃下搅拌反应24‑48h,然后以500‑600rpm的转速离心2‑5min,使用去离子水洗涤3‑6次,于60‑80℃下干燥24‑48h,得MXenes粉末;

S3、制备含有钾氢碳化合物的MXenes材料:将钾盐与其它熔盐混合均匀,加热至400‑

600℃,向其中加入步骤S2制备得到的MXenes粉末和CaH2,于600‑1000℃下反应3‑12h,反应结束后冷却至室温,用去离子水洗涤3‑6次后,进行过滤、干燥,得含有钾氢碳化合物的MXenes材料;

S4、制备富含碳缺陷的MXenes材料:将步骤S3制备得到的含有钾氢碳化合物的MXenes材料置于管式炉中,在氩气气体保护下进行烧结,冷却至室温后,加入氢氟酸于35‑55℃下反应12‑24h,使用去离子水洗涤3‑6次,得富含碳缺陷的MXenes材料。

2.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述MAX粉末为Ti3AlC2、Ti2AlC、V2AlC、V4AlC3、MoTiAlC2、Nb4AlC3、Nb2AlC、Ti3SiC2中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S1中,所述烧结时的升温速率为5‑10℃/min,温度为1300‑1400℃,保温时间为1‑2h,压力为20‑50MPa。

4.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述钾盐为KCl、K2CO3、KHCO3、K2C2O4中的一种或多种;所述其它熔盐为LiF、LiCl、Li2CO3、CaCl2中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述钾盐与其它熔盐、MXenes粉末、CaH2之间的质量比为1:2:

1:0.5。

6.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S3中,所述干燥温度为70‑80℃,时间为8‑12h。

7.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S4中,所述含有钾氢碳化合物的MXenes材料与氢氟酸的质量摩尔比为(1‑2):(1‑3)g/mol。

8.根据权利要求1所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S4中,所述烧结时的升温速率为5‑10℃/min,温度为500‑1000℃,保温时间为12‑24h。

9.根据权利要求1‑8任意一项所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,步骤S4中,制备得到的富含碳缺陷的MXenes材料的碳缺陷浓度为0.1‑10%。

10.根据权利要求1‑8任意一项所述的一种用于镁‑二氧化碳电池中富含碳缺陷MXenes材料的制备方法,其特征在于,制备得到的富含碳缺陷的MXenes材料用于镁‑二氧化碳电池中。