一种氢离子增强MXenes水溶液环境稳定性方法

本发明涉及材料储存、运输领域，尤其涉及一种基于氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性的方法，本发明的方法为mxenes水溶液运输、长期储存及后续储能、电磁屏蔽、海水淡化等领域应用提供技术支撑。

背景技术：

1、近年来一种新型二维过渡金属碳化物—mxenes凭借其超高的导电性(20000s cm-1)、表面丰富可调谐的终止基团、优异的亲水性以及超柔韧等特性成为新材料领域的研究热点，在电化学储能、电磁屏蔽、传感器、摩擦磨损、电催化等众多领域均表现出极大的应用潜力。但mxenes也存在着先天的不足，即其组元亚稳态的m元素易于受到环境中的水以及氧的攻击，而氧化，最终完全转化为m元素氧化物及衍生碳结构，这会使其性能大幅度衰减，同时造成资源的浪费。特别是其水溶液下与环境中的水和溶液氧的接触使其在数周内就会发生氧化导致性能大幅度衰减。因此如何避免mxenes水溶液在贮存和运输过程中的氧化，成为mxenes产业化所面临的首要挑战。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性的方法，以解决mxenes水溶液在贮存和使用过程中易于氧化的问题.

2、为实现上述的目的，本发明采用如下的技术方案：

3、一种氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性方法，包括以下步骤：

4、(1)、将适量的酸引入mxenes水溶液在中，配置成酸性混合溶液a；

5、(2)、将混合溶液a在环境温度或需要温度条件下进行储存或运输；

6、(3)、将储存后的溶液清洗收集，获得浓缩mxenes泥浆b；

7、(4)、向mxenes泥浆b内加入适量去离子水；

8、(5)、通过超声波或震荡重新分散获得稳定的mxenes水系悬浊液；

9、优选的，步骤(1)中所述引入适量的酸选自盐酸、硫酸、醋酸中的一种或多种。

10、优选的，步骤(1)中所述酸的浓度为1mol l-1至8mol l-1。

11、优选的，步骤(2)中所述贮存或运输温度为0℃-60℃。

12、优选的，所述mxenes种类包括ti系(ti3c2tx、ti2ctx)、v系(v4c3tx、v2ctx)。

13、优选的，步骤(3)包括将储存后的a溶液通过去离子水反复离心清洗至ph值大于6。

14、本发明针对目前新型二维材料mxenes水溶液环境稳定性差、易于氧化的问题，提出了一种基于氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性的方法，该方法利用正电荷氢离子吸附在负电性纳米片表面形成吸附层，隔绝溶液内自由水分子和溶解氧与纳米片的接触，增强mxenes水溶液环境稳定性。此外氢离子主要源于常见廉价酸(盐酸、硫酸、醋酸等)具有操作简便、成本低廉、来源广泛、环境友好等特点。

15、本发明巧妙地基于mxenes表面基团使其呈现电负性特点，向溶液内引入酸性溶液，利用酸水解正电水合氢离子与电负性纳米片表面间静电作用，在纳米片表面形成紧密吸附层以隔绝溶液内水分子与溶解氧与纳米片接触，从而极大提升mxenes水溶液环境稳定性得到显著提升。

16、综上所述，本发明的制备方法具有以下有益效果：

17、1.本发明方法采用氢离子作为mxenes水溶液保护离子具有来源广泛、操作简单、成本低廉、环境友好的优势。

18、2.本发明方法对于可调谐元素的多种类mxenes水溶液环境稳定性提升具有普适性。

19、3.本发明方法能够实现mxenes水溶液在宽温度范围(0℃-65℃)内稳定性提升。

20、4.本发明方法采用氢离子相对于以往金属离子对于提升mxenes水溶液环境稳定性具有更优效果。

技术特征：

1.一种氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性方法，其特征在于：步骤(1)中所述的酸选自盐酸、硫酸、醋酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种氢离子增强mxenes水溶液环境稳定性方法，其特征在于：步骤(1)中所述的酸浓度为1mol l-1至8mol l-1。

4.根据权利要求1所述的一种氢离子增强mxene水溶液环境稳定性方法，其特征在于：步骤(2)中所述贮存或运输温度为0℃-60℃。

5.根据权利要求1所述的一种氢离子增强mxene水溶液环境稳定性方法，其特征在于：所述mxenes种类包括ti系、v系。

6.根据权利要求5所述的一种氢离子增强mxene水溶液环境稳定性方法，其特征在于：所述ti系包括ti3c2tx、ti2ctx。

7.根据权利要求5所述的一种氢离子增强mxene水溶液环境稳定性方法，其特征在于：所述v系包括v4c3tx、v2ctx。

8.根据权利要求1所述的一种氢离子增强mxene水溶液环境稳定性方法，其特征在于：步骤(3)包括将储存后的a溶液通过去离子水反复离心清洗至ph值大于6。

技术总结
本发明公开了一种氢离子增强MXenes水溶液环境稳定性的方法，所述方法包括：(1)、将氢离子引入MXenes悬浊液中形成A溶液；(2)、将A溶液在环境温度下贮存需要时间；(3)将储存后的A溶液通过去离子水反复离心清洗至pH值大于6，后将收集的底泥重新加入去离子水超声重新分散获得稳定的MXenes悬浊液。本发明通过向MXenes溶液内引入氢离子以隔绝贮存过程中溶液环境内的氧源(水分子和溶解氧)与MXenes接触，以提升MXenes溶液环境稳定性。本发明利用廉价环保的氢离子隔绝氧源提升MXenes水溶液环境稳定性，具有操作简单、环境友好、成本低廉、易于工业化应用的优势。

技术研发人员：张雪峰,刘庆强,李浩,廖清宇
受保护的技术使用者：惠州学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13