一种MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115763092A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211427368.7(22)申请日2022.11.14(71)申请人安徽大学地址230601安徽省合肥市蜀山区九龙路111号(磬苑校区)(72)发明人胡海波张家宝(74)专利代理机构安徽爱信德专利代理事务所(普通合伙)34185专利代理师张翠英(51)Int.Cl.H01G11/48(2013.01)H01G11/86(2013.01)H01G11/24(2013.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法及其应用(57)摘要本发明公开了一种MXene/银纳米线(AgNWs)复合气凝胶电极材料的制备方法及其应用，本发明通过将MXene与AgNWs分散液均匀混合，浓缩获得一定浓度浆料，对其进行定向冷冻，最后通过冷冻干燥挥发冰晶获得具有定向孔道结构的MXene/AgNWs复合气凝胶。通过该方案制备的复合气凝胶厚电极缓解了MXene纳米片间由于范德华力和氢键而引起的重新堆积，提高了离子可及表面积，孔隙迂曲度低，具有较高的离子传输速率。引入的银纳米线一方面对抗了高孔隙率带来的导电性下降，另一方面使混合电容器加入了Ag/AgCl氧化还原反应，提供了稳定放电平台，增加了额外的容量。CN115763092ACN115763092A权利要求书1/1页1.一种MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将MXene分散液与AgNWs分散液以一定比例均匀混合后，对其进行浓缩，得到高浓度MXene/AgNWs浆料；2)将所述MXene/AgNWs浆料进行刮涂，随后对其进行定向冷冻与真空冷冻干燥制备MXene/AgNWs复合气凝胶，再通过激光切割获得叉指状电极用于锌离子微型氧化还原超级电容器。2.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述的MXene分散液的浓度为2～5mg/mL，所述AgNWs分散液浓度为1～3mg/mL。3.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述AgNWs与MXene的质量比1/4～1/2。4.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述的浓缩方法为通过抽滤或蒸发去除多余的水分，获得所需的高浓度浆料。5.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中所述的高浓度MXene/AgNWs浆料浓度为40mg/mL～60mg/mL。6.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述的浆料刮涂厚度为1～2mm。7.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述真空冷冻干燥的温度为﹣50～80℃，真空度为5～20Pa,时间为24h。8.根据权利要求1所述的MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中所述的叉指电极面积0.4～0.5cm2。9.如权利要求1‑8任一项权利要求所述制备方法制备的MXene/AgNWs复合气凝胶电极在以聚丙烯酰胺/ZnCl2和NH4Cl凝胶为电解液，以锌箔为对电极的锌离子微型氧化还原超级电容器中的应用。2CN115763092A说明书1/3页一种MXene/AgNWs复合气凝胶电极材料的制备方法及其应用技术领域[0001]本发明涉及超级电容器电极材料及其制备领域，具体涉及一种MXene/AgNWs复合气凝胶制备方法和应用。背景技术[0002]MXenes由于其具有优异的导电性、亲水性、高比表面积、丰富的表面官能团，故而成为一种极有前途的超级电容器电极材料。然而，与其他二维材料相似，在组装为电极过程中，MXene纳米片倾向于水平放置，并由于MXene纳米片之间强烈的范德华相互作用和氢键，容易产生聚集与重新堆积。紧密堆叠的结构造成离子传输路径迂回曲折，降低了离子可及表面积，减少了活性位点，限制了MXene在各种领域的应用。[0003]为了缓解上述问题，一种有效的策略是将二维MXene组装成三维多孔结构。通过冰模板策略对MXene进行单向冷冻干燥，生长的冰晶在真空冷冻干燥过程中挥发除去后获得三维取向多孔网络结构。MXene纳米片的垂直排列极大地缩短了离子传输路径，增大了比表面积，袒露出更多的活性位点，相对于紧密堆叠的MXene电极增加了电容和提高了倍率性能。[0004]然而，由于内部有序排列的孔道结构造成M