论文部分内容阅读
二维材料,是指厚度只具有一个或几个原子大小的晶体材料。其中,石墨烯作为二维材料的典型代表,因具有独特的电学、磁学、力学、热学等性能而成为研究热点。近年来,一种新型二维材料——-MXenes的发现,为二维材料家族增添了许多新成员。MXenes是一种过渡金属碳化物或氮化物,通过化学液相法选择性地刻蚀MAX相中A原子层制得,其通式为Mn+1XnTz(其中,M为过渡族金属元素,X为碳或氮,Tz代表OH、 O、 F等官能团,n=1,2,3),如Ti2CTZ,V2CT2, Nb2CTz,(Ti0.5, Nb0.5)2CTz, Ti3C2Tz,(V0.5, Cr0.5)3C2Tz,Ta4C3Tz和Nb4C3T2等,MXene也因独特的结构和优异的性能使其在能源储存方面的应用备受关注,而V2CTz作为其中一员,更是具备较高的弯曲强度,良好的导电性,较高的比表面积,电化学稳定性等优异的性能,其在能源储存方面的应用可见一斑,本文就V2CTz和多孔V2CTz的制备、表征及在超级电容器方面的应用进行研究,主要内容有:(1)以V、Cr、Al、C为原料,通过放电等离子体烧结制备(V1-xCrx)2AlC(x=0,0.01,0.05,0.10,0.15),根据XRD和SEM表征结果来判断温度对V2AlC和(V1-xCrx)2A1C(X=0,0.01,0.05,0.10,0.15)纯度的影响,确定最佳烧结温度为1500℃、1500℃、1475℃、1475℃、1450℃。(2)用40wt.%氢氟酸溶液,通过化学液相刻蚀法对(V1-xCrx)2AlC相中的Al、Cr进行选择性腐蚀,根据XRD和SEM来判断浸泡时间对得到的(V1-xCrx)2C(x--0,0.01,0.05,0.10,0.15)形貌的影响,确定最佳浸泡时间为5天。(3)通过等温吸附曲线对浸泡时间为5天和7天的样品进行分析,5天的样品具有相近的比表面积在4.9-6.3m2/g,7天样品的比表面积随Cr含量的增加而减小。V2CTx的样品具有的比表面积最高为17.1766m2/g。(4)在高扫描速率下,以多孔V2C作为电极材料的超级电容器比容量较高,因为孔洞为电解质中对提供了通道,能使K+更快速地进入电极,所以比容量增大。