糊料和导电膜及它们的制备方法技术

本申请提供了一种糊料，所述糊料包含在氨水溶液中的包括一个或多个层的层状材料的粒子，所述层包括：由M

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】糊料和导电膜及它们的制备方法


[0001]本专利技术涉及糊料和导电膜及它们的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，MXene作为一种具有导电性的新材料已经引起了关注。MXene是一类所谓的二维材料，并且如将在后文描述的，其是一个或多个层形式的层状材料。通常，MXene是这样的层状材料的粒子形式(其可以包括粉末、薄片、纳米片等)。
[0003]目前，正针对MXene在各种电气设备中的应用进行各种研究。例如，非专利文献1报道了当使用MXene作为用于场效应晶体管的电极材料时，可以通过用NH3化学掺杂MXene来降低功函数。另外，非专利文献2报道了：其中MXene分散在水中的分散液利用金属离子如Fe
2+
凝胶化而形成水凝胶；并且这样的水凝胶的形成被认为是由于以下事实所致：MXene(更具体地，MXene纳米片)经由金属离子形成3D(三维)网络。
[0004]引用列表
[0005]非专利文献
[0006]非专利文献1：Benzheng Lyu等，“Large
‑
Area MXene Electrode Array for Flexible Electronics(用于柔性电子产品的大面积MXene电极阵列)”，ACS Nano，2019，第13卷，第10期，第11392
‑
11400页。
[0007]非专利文献2：Yaqian Deng等，“Fast Gelation of Ti3C2T
x MXene Initiated by Metal Ions(通过金属离子引发的Ti3C2T
x MXene的快速凝胶化)”，Advanced Materials，2019，第31卷，第43期，1902432。

技术实现思路

[0008]技术问题
[0009]当MXene在含有MXene的糊料或导电膜中形成3D网络时，电学性质和物理性质与没有形成3D网络时相比可以不同，使得预期将进一步促进和扩展MXene在各种电气设备中的应用。
[0010]非专利文献2描述了MXene的3D网络被认为是通过金属离子与MXene的末端T的羟基结合而形成的。由于这样的金属离子阻塞可以是MXene的活性位点的羟基，所以根据电气设备，理想的是在基本上维持MXene的3D网络的同时除去金属离子。然而，存在以下缺点：在基本上维持MXene的3D网络的同时除去金属离子是不容易的。
[0011]另一方面，非专利文献1描述了用NH3进行掺杂的机理被认为是由于在MXene和NH3之间形成氢键。然而，非专利文献1从未提及MXene的3D网络。在非专利文献1中，将MXene
‑
水混合物和氨水溶液简单地混合，并且根据本专利技术人的研究，认为通过这样的方法没有形成MXene的3D网络。
[0012]本专利技术的一个目的是提供其中MXene的3D网络由与金属离子相比可以更容易除去的物质形成的糊料和导电膜，及它们的制备方法。
[0013]问题的解决方案
[0014]根据本专利技术的一个方面，提供了一种糊料，所述糊料包含在氨水溶液中的包括一个或多个层的层状材料的粒子，
[0015]所述一个或多个层包括
[0016]由下式表示的层本体(层主体，layer body)：
[0017]M
m
X
n
[0018]其中M是第3、4、5、6或7族的至少一种金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为不小于1且不大于4，并且m为大于n但不大于5，和
[0019]在所述层本体的表面上存在的修饰或末端T(修饰剂或终端T，modifier or terminal T)，其中T是选自由以下各项组成的组中的至少一种：羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子，
[0020]其中当在糊料的固形分浓度(固含量，solid content concenration)为1.0质量％的条件下对所述糊料进行测量时，所述糊料在1/s的剪切速度下显示出1Pa
·
s以上的粘度。
[0021]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种导电膜，所述导电膜包含包括一个或多个层的层状材料的粒子，
[0022]所述一个或多个层包括
[0023]由下式表示的层本体：
[0024]M
m
X
n
[0025]其中M是第3、4、5、6或7族的至少一种金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为不小于1且不大于4，并且m为大于n但不大于5，和
[0026]在所述层本体的表面上存在的修饰或末端T，其中T是选自由以下各项组成的组中的至少一种：羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子，
[0027]其中当对所述导电膜进行X射线衍射测量，并且将通过该测量获得的所述层状材料的(002)和(110)的峰强度面积分别表示为S
(002)
和S
(110)
时，S
(110)
与S
(002)
的比率为2.0％以上。
[0028]根据本专利技术的再一个方面，提供了一种用于生产糊料的方法，所述方法包括
[0029]制备氨水溶液和包括一个或多个层的层状材料的粒子的混合物，所述一个或多个层包括
[0030]由下式表示的层本体：
[0031]M
m
X
n
[0032]其中M是第3、4、5、6或7族的至少一种金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为不小于1且不大于4，并且m为大于n但不大于5，和
[0033]在所述层本体的表面上存在的修饰或末端T，其中T是选自由以下各项组成的组中的至少一种：羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子；以及
[0034]向所述混合物施加剪切力以获得具有比所述混合物的粘度更高的粘度的糊料。
[0035]根据本专利技术的又一个方面，提供了一种用于生产导电膜的方法，所述方法包括
[0036]通过使用由根据上述任一项的用于生产糊料的方法所生产的糊料来形成导电膜的前体；以及
[0037]将所述前体干燥以获得导电膜。
[0038]根据本专利技术的又一个方面，提供了一种糊料，所述糊料包含在氨水溶液中的包括一个或多个层的层状材料的粒子，
[0039]所述一个或多个层包括
[0040]由下式表示的层本体：
[0041]M
m
X
n
[0042]其中M是第3、4、5、6或7族的至少一种金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为不小于1且不大于4，并且m为大于n但不大于5，和
[0043]在所述层本体的表面上存在的修饰或末端T，其中T是选自由以下各项组成的组中的至少一种：羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子，
[0044]其中所述粒子经由铵离子形成三维网络。
[0045]专利技术的有益效果
[0046]根据本专利技术，提供了其中MXene的3D网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种糊料，所述糊料包含在氨水溶液中的包括一个或多个层的层状材料的粒子，所述一个或多个层包括由下式表示的层本体：M
m
X
n
其中M是第3、4、5、6或7族的至少一种金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为不小于1且不大于4，并且m为大于n但不大于5，和在所述层本体的表面上存在的修饰或末端T，其中T是选自由以下各项组成的组中的至少一种：羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子，其中当在所述糊料的固形分浓度为1.0质量％的条件下对所述糊料进行测量时，所述糊料在1/s的剪切速度下显示出1Pas以上的粘度。2.根据权利要求1所述的糊料，其中所述M是选自由以下各项组成的组中的至少一种：Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和Mn。3.根据权利要求1所述的糊料，其中所述M是Ti，所述X是C，并且所述n为2，且所述m为3。4.根据权利要求1至3中任一项所述的糊料，其中所述氨水溶液中的氨浓度为不小于0.01mol/L且不大于1.2mol/L。5.一种导电膜，所述导电膜包含包括一个或多个层的层状材料的粒子，所述一个或多个层包括由下式表示的层本体：M
m
X
n
其中M是第3、4、5、6或7族的至少一种金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为不小于1且不大于4，并且m为大于n但不大于5，和在所述层本体的表面上存在的修饰或末端T，其中T是选自由以下各项组成的组中的至少一种：羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子，其中当对所述导电膜进行X射线衍射测量，并且将通过所述测量获得的所述层状材料的(002)和(110)的峰强度面积分别表示为S
(002)
和S
(110)
时，S
(110)
与S
(002)
的比率为2.0％以上。6.根据权利要求5所述的导电膜，其中所述M是选自由以下各项组成的组中的至少一种：Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo和Mn。7.根据权利要求5所述的导电膜，其中所述M是Ti，所述X是C，并且所述n为2，且所述m为3。8.根据权利要求5至7中任一项所述的导电膜，其中所述导电膜还包含氨。9.根据权利要求5至7中任一项所述的导电膜，其中所述导电膜基本上不包含氨。10.一种用于生产...

【专利技术属性】
技术研发人员：栁町章麿，小柳雅史，小河佑介，路易西耶，
申请(专利权)人：德雷克塞尔大学，
类型：发明
国别省市：