一种NiSe2/Ti3C2Tx高性能超电容器纳米复合材料的制备方法与流程

本发明涉及一种nise2/ti3c2tx高性能超级电容器纳米复合材料的制备方法，属于储能材料技术领域，具体涉及一种超级电容器电极材料的制备方法。该方法的技术特点在于将理论比电容高的nise2材料和导电性好的ti3c2tx材料进行复合，制备性能优良的超级电容器电极材料。

背景技术：

可持续清洁能源和可再生能源需求的不断增长，大大促进了能源储存和转化技术的发展。在各种能量存储设备中，超级电容器(scs)具有能量密度高，循环寿命长，以及充放电率快等优点，能提供比普通电容器更高的能量和比二次电池更高的功率以及更长的循环寿命，成为便携式能量存储设备领域最具发展前景的器件之一。目前，用作超级电容器的材料主要有pt、ruo2、iro2等，然而，这些材料的成本高、储存量低，不能满足实际应用需求。因此，寻求活性高、廉价和能量储存率高的材料是制备高性能超级电容器的首要任务。

过渡金属硒化物，如cose2、ptse2、fese2、nise2等，具有较高的电化学活性、良好的导电性和热稳定性，其中，硒镍化物由于独特的电子结构和多重氧化态，已被应用于可充电的锂离子电池、超级电容、电催化剂和光伏电池。研究表明，二硒化镍(nise2)具有良好的电化学活性和高容量，可以作为超级电容器的多功能材料。然而，纯nise2的循环稳定性差，导电率低，电化学活性位点不足。而通过与导电材料进行复合提高性能，是解决这些问题的有效方法之一。

mxenes是近年来发现的一种新型二维过渡金属碳氮化物材料，这种材料具有类似金属的导电率，且因表面含有羟基及其它含氧基团，表面亲水性好。在锂离子电池和超级电容器中有许多潜在的用途，研究发现将mxenes与其它活性材料复合，可改变活性材料的导电性，从而提高复合材料的电化学性能。在目前发现的二十多种mxenes材料中，ti3c2tx研究最多且导电性能最佳。因此，用ti3c2tx纳米薄片与nise2纳米颗粒复合，制备nise2/ti3c2tx复合材料用作电极材料，可克服nise2材料导电性差的缺点，发挥两种材料的协同作用，有望制备出性能优异的超级电容器电极材料，而目前文献中还未见相关报道。

技术实现要素：

本发明的目的是解决nise2纳米颗粒作为超级电容器电极材料存在导电性差、能量密度和耐久性能有限的问题。

为实现本发明目的而采用的技术方案是制备一种nise2/ti3c2tx高性能超电容器纳米复合材料，其特征在于，包括以下步骤：

1)ti3c2tx纳米片的制备：

1.1)将2glif加到20mlhcl中搅拌至澄清。

1.2)将2g的ti3alc2粉末加入到步骤1.1)的溶液中，溶液加热40℃，恒温保持48h，反应后的溶液用去离子水多次洗涤、离心，直到上层清液ph约为6。

1.3)将步骤1.2)离心好的固体，60℃真空干燥12h，得到ti3c2tx粉末。

1.4)称取步骤1.3)所获得的ti3c2tx粉末100mg，加到10ml的水中，将溶液进行超声处理，即可获得10mg·ml^-1ti3c2tx薄片溶液。

2)nise2/ti3c2tx纳米复合材料的制备：

2.1)1-4mmolse粉溶解于5mlkoh溶液中，形成褐红色溶液。

2.2)0.5-2mmolnicl2溶解在19ml去离子水中，再加入1.6mmol螯合剂如乙二胺四乙酸(edta)形成蓝色溶液。

2.3)向步骤2.2)的溶液中加入1ml步骤1.4)的溶液，超声分散30-60min。

2.4)将步骤2.3)的溶液加入到步骤2.1)的溶液中，混合均匀后转移到50ml的聚四氟乙烯高压釜中，180℃反应12-24h。

2.5)步骤2.4)得到的混合物，用去离子水离心、洗涤，得到沉淀物，将沉淀物60℃下真空干燥12-24h，获得了nise2/ti3c2tx纳米复合材料。

本发明与现有技术相比，其显著优点如下：

(1)本发明将导电性好的二维ti3c2tx材料和电化学活性好、理论比电容高的nise2材料进行合理复合，制备出新型超级电容器电极材料；

(2)本发明制备的nise2/ti3c2tx纳米复合材料不仅具有良好的电化学性能，而且有良好的结构稳定性，优异的循环稳定性和高能量密度。可广泛用于各种超级电容器储能元件。

(3)本发明的制备方法简易灵活，原料廉价易得，复合材料采用一步水热法即可完成，过程时间短、经济、环保。

附图说明

图1为实施例1所制备的nise2/ti3c2tx复合材料的x射线粉末衍射(xrd)图。

图2为实施例1所制备的nise2/ti3c2tx复合材料的电镜(sem)图((a))和透射电镜(tem)图((b))。

图3为实施例1所制备的nise2/ti3c2tx复合材料的20mvs^-1的循环伏安曲线。

图4为实施例1所制备的nise2/ti3c2tx复合材料在电流密度为1ag^-1下的恒电流充放电曲线。

图5为实施例1所制备的nise2/ti3c2tx复合材料电容随电流密度变化曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例及附图。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

1)ti3c2tx纳米片的制备：

1.1)将2glif加到20mlhcl中搅拌至澄清。

1.2)将2g的ti3alc2粉末加入到步骤1.1)的溶液中，溶液加热40℃，恒温保持48h，反应后的溶液去离子水多次洗涤、离心，直到上层清液ph约为6。

1.3)将步骤1.2)离心好的固体，60℃真空干燥12h，得到ti3c2tx粉末。

1.4)称取步骤1.3)所获得的ti3c2tx粉末100mg，加到10ml的水中，将溶液进行超声处理，即可获得10mg·ml^-1ti3c2tx薄片溶液。

2)nise2/ti3c2tx纳米复合材料的制备：

2.1)2mmolse粉溶解于5mlkoh溶液中，形成褐红色溶液。

2.2)1mmolnicl2溶解在19ml去离子水中，再加入1.6mmol螯合剂如l二胺四乙酸(edta)形成蓝色溶液。

2.3)向步骤2.2)的溶液中加入1ml步骤1.4)的溶液，超声分散30min。

2.4)将步骤2.3)的溶液加入到步骤2.1)的溶液中，混合均匀后转移到50ml的聚四氟乙烯高压釜中，180℃反应24h。

2.5)步骤2.4)得到的混合物，用去离子水离心、洗涤，得到沉淀物，将沉淀物60℃下真空干燥12h，获得了nise2/ti3c2tx复合材料，制作成超级电容器进行电化学性能测。

xrd(图1)、sem和tem(图2)测试表明本发明所制备的nise2为八面体，ti3c2tx纳米片附着在其表面，特别地，在电化学过程中，ti3c2tx纳米板起着重要的作用，它不仅保证了快速的导电性，使材料拥有更好的电荷转移和更多可用的活性位点，而且提高了nise2/ti3c2tx纳米复合材料的耐用性，从而提高了超级电容器的性能。

实施例2：

去掉步骤2)nise2/ti3c2tx纳米复合材料的制备，其他条件同实施例1，得到nise2，制作成超级电容器进行电化学性能测。