施例1中所制备的Ti3C2纳米材料的透射电子显微镜照片；
[0026] 图3b为实施例1中所制备的Ti3C2纳米片自组装成的薄膜的断面形貌；
[0027] 图4为实施例1中所制备的电极材料的充放电性能及循环性能曲线（插图）；
[0028] 图5为实施例3中所制备的电极材料的交流阻抗图谱；
[0029] 图6为实施例4中所制备的电极材料循环伏安曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 在【具体实施方式】中，本发明超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方 法，通过简易的滴加涂覆-低温烘干自组装方式制得Ti 3C2纳米片-多孔导电基体的复合电 极，以此电极制得比容量高、循环性能好、倍率性能优良的超级电容器。其具体步骤如下：
[0031] (1)以11#1(：2块体作为前驱体，浸泡到氢氟酸溶液中，通过HF选择性刻蚀掉 Ti3AlC2* Al原子层得到Ti 3C2粉末，用去离子水将其清洗、抽滤；然后将Ti 3C2粉末在分散 剂中分散，超声，再离心，上层液体即为超薄二维Ti3C 2纳米片黑色悬浮液。
[0032] (2)将上述制得的Ti3C2纳米片悬浮液均匀涂覆在多孔导电基体上，低温烘干制成 二维Ti 3C2纳米材料作为复合型超级电容器电极。然后以离子通透膜作为隔膜，组装成对称 型超级电容器，在酸性电解液中进行电化学性能测试。所制得的超级电容器具有高的比容 量、优良的倍率性能和循环使用寿命，比容量达499F g'以IOOmV ?Γ1的速率充放电其比容 量保持为以2mV ?Γ1的速率充放电的70%，循环使用次数达数万次（1~10万次）。
[0033] 其中，Ti3AlC2块体为无压烧结的多孔体，氢氟酸溶液浓度3~22mol厂 1，由于采用 特定浓度的氢氟酸溶液进行选择性刻蚀，可以起到的作用和达到的效果是：可以防止由于 浓度过低刻蚀不充分或由于浓度过高刻蚀晶粒不完整的现象发生。所制得的二维Ti 3C2纳 米材料微观形貌特征为超薄片状，具有良好的亲水性，其厚度范围为3. 5nm~7nm。离子通 透膜为混合纤维滤膜（常用多孔性的薄膜过滤材料，主要用于水系溶液的过滤）。
[0034] 下面通过比较例、实施例和附图对本发明进一步详细阐述。
[0035] 比较例：
[0036] 将Ti2AlC粉与TiC粉烧结成的Ti3AlC 2块体球磨成粉，再将Ti 3A1C2粉末与HCl-LiF 混合溶液进行反应，为防止开始反应过热，粉末逐次少量加入。40 °C下反应45h后，将反应 所得混合物洗涤、离心、超声，得到黑绿色的二维Ti3C2纳米片悬浮液，再将其抽滤、辊压制 成Ti 3C2电极，最后以活性炭膜为对电极，饱和Ag/AgCl电极为参比电极，Imol厂1的H 2SO4 溶液作为电解质组装成超级电容器进行电化学性能测试。
[0037] 图1为通过上述方法所得到的片层Ti3C2电极材料的循环伏安曲线。由图1可知， 以单独的Ti 3C2片作为电极，其导电性不是很好，电流比较小。由表1可知，5 μπι厚的电极 其比容量仅为246F g'由此可见，通过上述方法制得的电极电化学性能较差。
[0038] 表1为比较例中所制备的电极材料不同倍率下的比容量
[0039]
【主权项】
1. 一种超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其特征在于，包括如下 步骤： (1) 以11#1(：2块体作为前驱体，浸泡到氢氟酸溶液中，通过HF选择性刻蚀掉Ti#1(：2中 Al原子层得到Ti3C2粉末，用去离子水将其清洗、抽滤；然后将Ti3C2粉末在分散剂中分散， 超声，再离心，上层液体即为超薄二维Ti3C2纳米片悬浮液； (2) 将上述制得的Ti3C2纳米片悬浮液均匀涂覆在多孔导电基体上，低温烘干自组装成 复合型超级电容器电极；然后以离子通透膜作为隔膜，组装成对称型超级电容器，在酸性电 解液中进行电化学性能测试。
2. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，Ti3AlC2块体为无压烧结的多孔体。
3. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，氢氟酸溶液浓度3~22molL'
4. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，进行超声处理的Ti3C2粉末为湿态，未进行干燥。
5. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，Ti3C2粉末的分散剂为去离子水。
6. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，多孔导电基体为泡沫镍。
7. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，低温烘干温度为40~60°C。
8. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其 特征在于，离子通透膜为混合纤维滤膜隔膜。
9. 按照权利要求1所述的超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法，其特 征在于，所制得的超级电容器具有高的比容量、优良的倍率性能和循环使用寿命，比容量达 499Fg4，以IOOmVJT1的速率充放电其比容量保持为以2mV 的速率充放电的70%，循环 使用次数达数万次。
【专利摘要】本发明涉及超级电容器领域，具体为一种超薄Ti3C2纳米片自组装的超级电容器电极的制备方法。采用无压烧结的多孔Ti3AlC2块体作为前驱体，通过HF选择性刻蚀Al层得到Ti3C2粉末，将Ti3C2粉末超声处理得到超薄二维Ti3C2片层悬浮液，将此悬浮液均匀涂覆到多孔导电基底上，低温烘干制成复合型超级电容器电极。以离子通透膜作为隔膜，将制备的电极组装成对称型超级电容器，在酸性电解液中进行电化学性能测试。在无任何添加剂的情况下，这种通过简易的滴加涂覆-低温烘干自组装方式制得的Ti3C2纳米片-多孔导电基体的复合电极，极大地提高了以Ti3C2纳米片为基的电极的导电性能。而且，所制得的超级电容器具有高的比容量、优良的倍率性能和循环使用寿命，具有非常好的应用前景。
【IPC分类】H01G11-86
【公开号】CN104795252
【申请号】CN201510141166
【发明人】王晓辉, 胡敏敏, 李昭进, 张辉, 胡涛
【申请人】中国科学院金属研究所
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年3月27日