一种富含氧空位mxene@ce-mof材料及其制备方法和在超级电容器中的应用
技术领域
1.本发明涉及超级电容器领域，尤其涉及一种富含氧空位mxene@ce-mof材料及其制备方法和在超级电容器中的应用。
背景技术：2.电能是现代社会必不可少的绿色清洁能源，电能的高效储存问题引起了科学界的广泛研究。超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量。与电池相比，超级电容器能提供更大的功率密度，具备更小的外形尺寸，有更宽的工作温度范围，具有更长的充电寿命，还具有更低的等效串联电阻。超级电容器已经在工业控制、医疗，消费电子等领域得到了广泛的应用。然而能量密度低成为超级电容器发展的短板，严重阻碍了超级电容器的发展。
3.金属有机骨架(mof)是一种新型晶体材料，由于其结构和尺寸可控、高孔隙率和高活性位点、可重复使用、制备方式节能环保等特点成为超级电容器所青睐的电极材料。mof尽管金属含量很高，但是有机配体作为配位层会将金属离子间的连接完全阻断，使导电率降低，导致倍率性能不佳，影响了mof在超级电容器领域的应用。
4.mxene是一种新型的二维材料，由过渡金属层(m)和碳化物层、氮化层或碳氮层(x)组成，具有优良的金属导电性、亲水性和丰富的表面反应吸附位点，使其在储能装置中具有极高的应用前景。然而在多层mxene中，m层和x层之间仍然存在很强的相互作用，使mxene层状结构的消失，导致mxene的活性面积降低。
技术实现要素：5.本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种富含氧空位mxene@ce-mof材料及其制备方法和在超级电容器中的应用。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供一种富含氧空位mxene@ce-mof材料的制备方法，包含下列步骤：
8.(1)将盐酸、氟化锂和铝碳化钛混合后进行刻蚀，得到mxene材料；
9.(2)将二甲基甲酰胺、水、硝酸铈、均苯三甲酸和mxene材料混合后进行水热反应，即得所述富含氧空位mxene@ce-mof材料。
10.作为优选，步骤(1)中所述盐酸的摩尔浓度为8～10mol/l。
11.作为优选，步骤(1)中所述盐酸、氟化锂和铝碳化钛的用量比为10～30ml：1.2～2.0g：0.5～1.5g。
12.作为优选，步骤(1)中所述混合的搅拌速率为400～600rpm，时间为20～40min。
13.作为优选，步骤(1)中所述刻蚀的温度为30～40℃，时间为45～50h。
14.作为优选，步骤(2)中所述二甲基甲酰胺、水、硝酸铈、均苯三甲酸和mxene材料的用量比为20～40ml：4～6ml：1～2mmol：0.5～1.5mmol：90～110mg。
15.作为优选，步骤(2)中所述混合的方式为超声，所述超声的频率为30～50khz，时间为20～40min。
16.作为优选，步骤(2)中所述水热反应的温度为140～160℃，时间为5～7h。
17.本发明还提供了所述制备方法得到的富含氧空位mxene@ce-mof材料。
18.本发明还提供了所述富含氧空位mxene@ce-mof材料在超级电容器领域中的应用。
19.本发明提供了一种富含氧空位mxene@ce-mof材料及其制备方法和在超级电容器中的应用，在本发明中，铈元素作为镧系元素中的一种具备4f层次结构，具有独特的电子性质；选择ce作为mof的金属中心离子，ce-mof中的两价态可以很容易地实现ce
3+
和ce
4+
之间的转换，加快电子的交换速率，从而促进电解液中的电化学反应；本发明采用刻蚀法制备出的多层mxene材料，具备优异的金属导电性和亲水性，表面有大量的反应吸附位点且具有良好的机械稳定性。mxene经过超声后，单层mxene表面暴露大量的羟基极易吸引阳离子有利于金属缺陷的形成，从而促使氧空位的形成。
20.本发明结合了ce-mof与mxene两种材料的优点，通过一步水热反应，以单层mxene为载体，在单层mxene表面合成了棒状ce-mof，由于单层mxene表面含有大量羟基，水热反应过程中羟基及易吸引铈离子，从而导致ce-mof存在铈缺陷从而形成大量氧空位。氧空位不仅可以增加材料的电导率，还可以调节电化学反应活性，促进离子扩散和电荷转移。此外，相比于纯的ce-mof材料，富含氧空位的mxene@ce-mof拥有更大的比表面积，这对于电导率和促进离子的吸附和扩散具有重要作用，从而促进充放电速率和能量转换效率。
21.本发明还提供了一种富含氧空位mxene@ce-mof材料的制备方法，本发明提供的制备方法经济效益，环保无害，反应过程安全、条件温和，适合大规模的制备。
附图说明
22.图1为实施例1中mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料的电镜图；
23.其中(a)为mxene@ce-mof电极材料的45.00k倍sem图；(b)为mxene@ce-mof电极材料的20.00k倍sem图；(c)为mxene@ce-mof电极材料的tem图；(d)为ce-mof电极材料的45.00k倍sem图；(e)为ce-mof电极材料的20.00k倍sem图；(f)为mxene@ce-mof电极材料的saed图谱；
24.图2为实施例1中mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料的xrd图；
25.图3为实施例1中mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料的tg图；
26.图4为实施例1中mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料波长范围在350～3850cm-1
的ft-ir图；
27.图5为实施例1中mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料波长范围在1300～1700cm-1
的ft-ir图；
28.图6为实施例1中mxene材料、ce-mof电极材料和mxene@ce-mof电极材料的xps图；
29.其中(a)为xps总谱图；(b)为mxene@ce-mof电极材料的o1s图谱；(c)为ce-mof电极材料和mxene@ce-mof电极材料的ce3d图谱；(d)为mxene@ce-mof电极材料的ti3p图谱；
30.图7为实施例1中mxene材料、ce-mof电极材料和mxene@ce-mof电极材料的超级电容器性能测试图；
31.其中(a)为三种材料的cv曲线对比图；(b)为三种材料的充放电曲线对比图；(c)为
三种材料的eis对比图；(d)为三种材料在不同电流密度下的比电容对比图；(e)为mxene@ce-mof电极材料的充放电循环稳定图；(f)为三电极装置示意图。
具体实施方式
32.本发明提供了一种富含氧空位mxene@ce-mof材料的制备方法，包含下列步骤：
33.(1)将盐酸、氟化锂和铝碳化钛混合后进行刻蚀，得到mxene材料；
34.(2)将二甲基甲酰胺、水、硝酸铈、均苯三甲酸和mxene材料混合后进行水热反应，即得所述富含氧空位mxene@ce-mof材料的制备方法。
35.在本发明中，步骤(1)中所述盐酸的摩尔浓度优选为8～10mol/l，进一步优选为8.5～9.5mol/l，更优选为8.8～9.2mol/l。
36.在本发明中，步骤(1)中所述盐酸、氟化锂和铝碳化钛的用量比优选为10～30ml：1.2～2.0g：0.5～1.5g，进一步优选为15～25ml：1.4～1.8g：0.8～1.2g，更优选为18～22ml：1.5～1.6g：0.95～1.05g。
37.在本发明中，将盐酸和氟化锂先混合超声，所述超声的频率优选为30～50khz，进一步优选为32～48khz，更优选为35～45khz，时间优选大于等于1min，进一步优选大于等于2min，更优选大于等于4min；超声结束后，在搅拌的条件下加入铝碳化钛。
38.在本发明中，步骤(1)中所述混合的搅拌速率优选为400～600rpm，进一步优选为450～550rpm，更优选为480～520rpm；时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为28～32min。
39.在本发明中，搅拌结束后静置进行刻蚀。
40.在本发明中，步骤(1)中所述刻蚀的温度优选为30～40℃，进一步优选为32～38℃，更优选为34～36℃；时间优选为45～50h，进一步优选为46～49h，更优选为47～48h。
41.在本发明中，刻蚀结束后顺次进行离心和洗涤，所述离心的转速优选为3000～4000rpm，进一步优选为3200～3800rpm，更优选为3400～3600rpm；时间优选为10～15min，进一步优选为11～14min，更优选为12～13min；所述洗涤所用试剂优选为水；洗涤结束后得到黑色沉淀；
42.在本发明中，所述黑色沉淀的ph值优选大于等于5，进一步优选大于等于5.5，更优选大于等于6。
43.在本发明中，将得到的黑色沉淀冷冻干燥，所述冷冻干燥的温度优选为-55～-50℃，进一步优选为-54～-51℃，更优选为-53～-52℃；时间优选为20～24h，进一步优选为21～23h，更优选为22h；冷冻干燥结束后获得多层mxene材料。
44.在本发明中，步骤(2)中所述二甲基甲酰胺、水、硝酸铈、均苯三甲酸和mxene材料的用量比优选为20～40ml：4～6ml：1～2mmol：0.5～1.5mmol：90～110mg，进一步优选为25～35ml：4.5～5.5ml：1.2～1.8mmol：0.6～1.4mmol：95～105mg，更优选为28～32ml：4.8～5.2ml：1.4～1.6mmol：0.8～1.2mmol：98～102mg。
45.在本发明中，步骤(2)中所述混合的方式优选为超声，所述超声的频率优选为30～50khz，进一步优选为32～48khz，更优选为34～46khz；时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为28～32min。
46.在本发明中，步骤(2)中所述水热反应的温度优选为140～160℃，进一步优选为
145～155℃，更优选为148～152℃；时间优选为5～7h，进一步优选为5.5～6.5h，更优选为5.8～6.2h。
47.在本发明中，水热反应结束后将获得的沉淀用dmf和水交替洗涤；洗涤结束后真空干燥，所述真空干燥的温度优选为50～70℃，进一步优选为52～68℃，更优选为54～66℃；真空度优选为0.085～0.090mpa，进一步优选为0.086～0.089mpa，更优选为0.087～0.088mpa；干燥至恒重后即获得富含氧空位mxene@ce-mof材料。
48.本发明还提供了所述制备方法得到的富含氧空位mxene@ce-mof材料。
49.本发明还提供了所述富含氧空位mxene@ce-mof材料在超级电容器领域中的应用。
50.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
51.在本发明中，均苯三甲酸购买自上海麦克林生化科技有限公司。
52.实施例1
53.配置浓度为9mol/l的盐酸，将20ml的盐酸和1.6g的氟化锂混合，在40khz条件下超声4min，氟化锂完全溶解；然后控制搅拌速率为500rpm，边搅拌边缓慢加入1g铝碳化钛，全部加入后继续搅拌30min；搅拌结束后在35℃下静置47.5h进行铝碳化钛中铝层的刻蚀，刻蚀结束后在3500rpm转速下离心10min，离心后用去离子水将黑色沉淀洗至ph值大于6.0，然后在-52℃下真空干燥1440min，获得多层mxene材料。
54.称取30ml二甲基甲酰胺、5ml水、1.5mmol硝酸铈、1mmol均苯三甲酸和100mg多层mxene材料混合，在40khz下超声30min，然后将混合溶液在150℃下反应6h，反应结束后自然冷却至室温，用dmf和去离子水交替洗涤沉淀，然后在60℃、0.085mpa真空下干燥至恒重，即获得富含氧空位mxene@ce-mof材料。
55.ce-mof电极材料的制备：区别在于不添加多层mxene材料。
56.测试电极的制备：将泡沫镍剪成面积为1
×
2cm2的片，在3m盐酸，乙醇，去离子水中依次超声清洗以去除泡沫镍表面的杂质，然后将洗涤过的泡沫镍置于真空烘箱中，60℃下进行干燥处理，最终得到洁净的泡沫镍基底材料。将mxene@ce-mof(80％)、炭黑(10％)和粘合剂(10％)混合，磁力搅拌12h，得到的浆状物质涂在干燥后的泡沫镍上，涂抹面积约为1
×
1cm2，120℃下真空干燥10h。泡沫镍上的活性物质含量约为2.5mg。得到超级电容器的工作电极。
57.本实施例中分别使用上海辰华chi 660c电化学综合测试仪进行电化学性能测试，新威充放电测试仪用于超级电容器充放电循环性能的测试。在三电极体系中，选择铂片、hg/hgo电极、活性物质附着的泡沫镍分别作为对电极、参比电极、工作电极。在1m koh水溶液中测试her和oer性能，在3m koh水溶液中测试超级电容器性能。循环伏安(cv)测试在0-0.6v的电位范围内，扫描速率分别是5、10、20、50、80、100mv s-1
。在电流密度为1、2、5、8、10a g-1
进行恒流充放电(gcd)测试。电化学性能的测试还包括线性扫描伏安曲线测试(lsv)、电化学阻抗测试(eis)、倍率性能测试和稳定性测试。
58.比电容(c)计算公式:
[0059][0060]
i为电流密度(ag-1
)；δt为放电时间(s)；m为活性物质的质量(g)；δv为电压窗口
(v)。
[0061]
将本实施例制备的mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料在电镜下进行观察，结果如图1所示，其中(a)为mxene@ce-mof电极材料的45.00k倍sem图；(b)为mxene@ce-mof电极材料的20.00k倍sem图；(c)为mxene@ce-mof电极材料的tem图；(d)为ce-mof电极材料的45.00k倍sem图；(e)为ce-mof电极材料的20.00k倍sem图；(f)为mxene@ce-mof电极材料的saed图谱。从图(a)和图(d)中可以看出，纯ce-mof由多个长棒组成，形成规则的棒簇，而mxene@ce-mof中的ce-mof较短且不规则，随机分布在mxene表面。与纯ce-mof相比，mxene@ce-mof表面较粗糙，说明mxene有利于ce-mof表面缺陷的形成，从而增加了比表面积，使其表面具有更多的活性位点。这使得mxene@ce-mof作为超级电容器的电极材料性能的提高成为可能。从图(c)中可以看出，ce-mof在mxene表面无序分布。从图(f)中可以看出，mxene@ce-mof包含四种化学元素，即c、o、ce和ti，并没有显示出al峰，表明ti3alc2经过刻蚀后，铝层基本上是完全去除，间接表明，mxene是以单层的结构存在。单层的mxene拥有更大比表面积和更多的反应活性位点，而且防止了mxene中层与层之间的重新堆叠。
[0062]
本实施例制备的mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料的xrd谱图如图2所示，mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料的tg图如图3所示，mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料波长范围在350～3850cm-1
的ft-ir图如图4所示，mxene@ce-mof电极材料和ce-mof电极材料波长范围在1300～1700cm-1
的ft-ir图如图5所示。从图2中可以看出mxene@ce-mof的成功制备。mxene@ce-mof的特征峰与ce-mof相似，说明水热过程中mxene的存在，不会使ce-mof发生相变；6.8
°
、9.5
°
、38.8
°
和45.0
°
处的特征峰分别对应于mxene的(002)、(004)、(008)和(0010)面，证明了ti3alc2的铝层被成功去除，从xrd的放大图(图2插图)中发现，mxene@ce-mof的特征峰发生了红移，推断可能是由于mxene导致了ce-mof中出现了铈缺陷，进而产生了大量的氧空位。从图3中可以看出：从0℃到800℃，其中100℃下失重是由于ce-mof中水分子的损失，520℃时的失重是由于ce-mof被完全氧化，ce-mof与mxene@ce-mof的热重测量结果无显著差异，说明mxene的引入并没有改变ce-mof的内部分子结构。使用红外光谱(ft-ir)研究了ce-mof中所含的有机官能团，并进一步研究了ce-mof的形成机理，从图4中可以看出，3404cm-1
处存在吸收带，这是由o-h键的非对称伸缩振动引起的。762cm-1
和534cm-1
处的吸收带分别对应于o-h键弯曲振动和ce-o键振动；从图5中可以看出，1614cm-1
和1558cm-1
处的吸收带是由于c＝o的拉伸振动引起的，而c＝o的弯曲振动导致了1437cm-1
和1373cm-1
处的吸收带。
[0063]
将本实施例制备的mxene材料、ce-mof电极材料和mxene@ce-mof电极材料进行xps测试，结果如图6所示，(a)为xps总谱图；(b)为mxene@ce-mof电极材料的o1s图谱；(c)为ce-mof电极材料和mxene@ce-mof电极材料的ce3d图谱；(d)为mxene@ce-mof电极材料的ti3p图谱。从图6(a)中可以看出与ce-mof相比，mxene@ce-mof的全谱图增加了ti的特征峰，说明ce-mof成功地复合在了mxene表面；在图6(b)中可以看出532.8ev处出现的吸收峰是由于有机c-o键的存在，在531.8ev处吸收峰是由于氧空位的存在，531.2ev处出现了一个新的吸收峰，这可能是由于氧空位的存在，与此同时o1s的结合能增加，这是由于电子远离了氧；在图6(c)中可以看出在mxene@ce-mof中，ce 3d的峰值分别为903.2ev、884.8ev和900.5ev、882.9ev，分别对应于ce
3+
3d
5/2
、ce
3+
3d
3/2
和ce
4+
3d
5/2
、ce
4+
3d
3/2
，表明mxene@ce-mof包含ce
3+
和ce
4+
。ce 3d
5/2
在ce-mof中的特征峰分别为904.3ev和885.8ev，即mxene@ce-mof中ce 3d
5/2
的特征峰向较低能级方向移动，证明mxene@ce-mof中铈缺陷的存在。此外，与ce-mof相比，mxene@ce-mof的ce
3+
的峰面积占总峰面积的比例显著增加，而ce
4+
的峰面积占总峰面积的比例下降。这是因为氧空位的出现会导致自由电子的增加，而自由电子容易被金属阳离子吸引，导致金属阳离子的价态降低。这些现象再次表明氧空位的产生。在图6(d)中可以看出ti的存在，再次说明mxene@ce-mof的成功制备。
[0064]
将本实施例制备的mxene材料、ce-mof电极材料和mxene@ce-mof电极材料进行超级电容器性能测试，结果如图7所示，(a)为三种材料的cv曲线对比图；(b)为三种材料的充放电曲线对比图；(c)为三种材料的eis对比图；(d)为三种材料在不同电流密度下的比电容对比图；(e)为mxene@ce-mof电极材料的充放电循环稳定图；(f)为三电极装置示意图。三种电极材料在10mv
·
s-1
下的cv对比图如(a)所示，可以看出，mxene@ce-mof电极的cv曲线积分面积最大，说明mxene@ce-mof能够发生更多的电化学反应，有利于电能的储存。(b)为三种材料在1a
·
g-1
下的充放电曲线对比图，可以看出mxene@ce-mof电极的放电时间最长。从(c)中可以看出mxene@ce-mof电极的eis斜率最大，说明mxene@ce-mof电极有最小的电荷转移电阻，mxene有效地增强了ce-mof的电导率，促使离子在电解液中快速地扩散。从(d)中可以得知当电流密度为1a
·
g-1
时，mxene@ce-mof电极材料的比电容高达496f
·
g-1
，并且具有优异的倍率性能。从图(e)中可以得知，在5a
·
g-1
的电流密度下经过10000次充放电循环后，mxene@ce-mof电极材料保持了初始容量的91.1％，具有良好的充放电循环稳定性。
[0065]
实施例2
[0066]
配置浓度为8.5mol/l的盐酸，将25ml的盐酸和2.0g的氟化锂混合，在30khz条件下超声2min，氟化锂完全溶解；然后控制搅拌速率为500rpm，边搅拌边缓慢加入1.3g铝碳化钛，全部加入后继续搅拌35min；搅拌结束后在30℃下静置45h进行铝碳化钛中铝层的刻蚀，刻蚀结束后在3250rpm转速下离心10min，离心后用去离子水将黑色沉淀洗至ph值大于5，然后在-52℃下干燥1440min，获得mxene材料。
[0067]
称取38ml二甲基甲酰胺、4ml水、1.8mmol硝酸铈、0.7mmol均苯三甲酸和95mgmxene材料混合，在35khz下超声20min，然后将混合溶液在145℃下反应5h，反应结束后自然冷却至室温，用dmf和去离子水交替洗涤沉淀，然后在55℃、0.09mpa真空条件下干燥至恒重，即获得mxene@ce-mof电极材料。
[0068]
将本实施例制备的mxene@ce-mof电极材料按照实施例1的方法进行性能测试，在5a
·
g-1
的电流密度下经过10000次充放电循环后，mxene@ce-mof电极材料保持了初始容量的90.8％，具有良好的充放电循环稳定性。
[0069]
实施例3
[0070]
配置浓度为9.7mol/l的盐酸，将22ml的盐酸和1.4g的氟化锂混合，在50khz条件下超声2min，氟化锂完全溶解；然后控制搅拌速率为450rpm，边搅拌边缓慢加入1.4g铝碳化钛，全部加入后继续搅拌20min；搅拌结束后在23℃下静置46h进行铝碳化钛中铝层的刻蚀，刻蚀结束后在3900rpm转速下离心15min，离心后用去离子水将黑色沉淀洗至ph值大于5.2，然后在-52℃下干燥22h，获得mxene材料。
[0071]
称取40ml二甲基甲酰胺、5.5ml水、1.2mmol硝酸铈、1.4mmol均苯三甲酸和105mgmxene材料混合，在33khz下超声40min，然后将混合溶液在155℃下反应7h，反应结束后自然冷却至室温，用dmf和去离子水交替洗涤沉淀，然后在65℃、0.085mpa真空下干燥至
恒重，即获得mxene@ce-mof电极材料。
[0072]
将本实施例制备的mxene@ce-mof电极材料按照实施例1的方法进行性能测试，在5a
·
g-1
的电流密度下经过10000次充放电循环后，mxene@ce-mof电极材料保持了初始容量的90.1％，具有良好的充放电循环稳定性。
[0073]
实施例4
[0074]
配置浓度为8.2mol/l的盐酸，将25ml的盐酸和2.0g的氟化锂混合，在30khz条件下超声5min，氟化锂完全溶解；然后控制搅拌速率为550rpm，边搅拌边缓慢加入1.4g铝碳化钛，全部加入后继续搅拌40min；搅拌结束后在28℃下静置49h进行铝碳化钛中铝层的刻蚀，刻蚀结束后在3400rpm转速下离心12min，离心后用去离子水将黑色沉淀洗至ph值大于5.4，然后在-52℃下干燥20h，获得mxene材料。
[0075]
称取25ml二甲基甲酰胺、4.5ml水、1.8mmol硝酸铈、0.7mmol均苯三甲酸和93mgmxene材料混合，在35khz下超声25min，然后将混合溶液在145℃下反应5h，反应结束后自然冷却至室温，用dmf和去离子水交替洗涤沉淀，然后在70℃、0.088mpa真空下干燥至恒重，即获得mxene@ce-mof电极材料。
[0076]
将本实施例制备的mxene@ce-mof电极材料按照实施例1的方法进行性能测试，在5a
·
g-1
的电流密度下经过10000次充放电循环后，mxene@ce-mof电极材料保持了初始容量的90.4％，具有良好的充放电循环稳定性。
[0077]
由以上实施例可知，本发明提供了一种基于富含氧空位mxene@ce-mof材料的超级电容器，本发明结合了ce-mof与mxene两种材料的优点，采用水热法制备出了富含氧空位的、具有片棒状结构的mxene@ce-mof，水热反应过程中单层mxene表面大量的羟基极其容易吸引铈离子，促使ce-mof产生铈缺陷从而形成大量氧空位。氧空位不仅可以增加材料的电导率，还可以调节电化学反应活性，促进离子扩散和电荷转移。富含氧空位的mxene@ce-mof表面粗糙排列无序，拥有更大的比表面积，并且导电性增强，这对于电导率和促进离子的吸附和扩散具有重要作用，从而促进充放电速率和能量转换效率。根据实施例的结果可知，在5a
·
g-1
的电流密度下经过10000次充放电循环后，mxene@ce-mof电极材料保持了初始容量的91.1％，具有良好的充放电循环稳定性。
[0078]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
技术特征：1.一种富含氧空位mxene@ce-mof材料的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：(1)将盐酸、氟化锂和铝碳化钛混合后进行刻蚀，得到mxene材料；(2)将二甲基甲酰胺、水、硝酸铈、均苯三甲酸和mxene材料混合后进行水热反应，即得所述富含氧空位mxene@ce-mof材料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述盐酸的摩尔浓度为8～10mol/l。3.如权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述盐酸、氟化锂和铝碳化钛的用量比为10～30ml：1.2～2.0g：0.5～1.5g。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合的搅拌速率为400～600rpm，时间为20～40min。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述刻蚀的温度为30～40℃，时间为45～50h。6.如权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述二甲基甲酰胺、水、硝酸铈、均苯三甲酸和mxene材料的用量比为20～40ml：4～6ml：1～2mmol：0.5～1.5mmol：90～110mg。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合的方式为超声，所述超声的频率为30～50khz，时间为20～40min。8.如权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述水热反应的温度为140～160℃，时间为5～7h。9.权利要求1～8任意一项所述制备方法得到的富含氧空位mxene@ce-mof材料。10.权利要求9所述富含氧空位mxene@ce-mof材料在超级电容器领域中的应用。
技术总结本发明属于超级电容器领域。本发明提供了一种富含氧空位MXene@Ce-MOF材料及其制备方法和在超级电容器中的应用。在本发明中，选择Ce作为MOF的金属中心离子，Ce-MOF中的两价态可以很容易地实现Ce
技术研发人员：焦杨 李淑钶 柴寒蕊 徐燕 陈建荣
受保护的技术使用者：浙江师范大学
技术研发日：2022.06.24
技术公布日：2022/11/1
