【技术实现步骤摘要】
本公开涉及储能，具体涉及一种三维mxene限域硫化物量子点复合材料及其应用。
技术介绍
1、近年来，锂离子电池通过为便携式电子设备和电动车等提供动力而备受关注，然而，有限的锂资源极大地制约了锂离子电池在能量储存系统中的大规模应用。钠资源因其高储量、高利用率和环境友好性成为锂离子电池的潜在替代品。除此之外，na+(相比于li+)较小的电负性有助于电解液中的离子移速率。然而，目前商业化的钠离子电池在负极材料方面仍存在一些挑战，如容量低、循环稳定性差等问题，这限制了其在实际应用中的进一步发展。
2、过渡金属硫化物(tmds)因其储量丰富、分布广泛和理论容量高等优势，是储能领域极有前途的电极材料之一。然而，tmds基电极材料在转化反应储钠过程中会产生很大的体积膨胀，引发晶格结构畸变和电极结构坍塌，从而造成容量急速衰减；另外，tmds的本征导电性很低，导致电极在高倍率充放电过程中的循环稳定性较差。为了解决以上问题，众多研究者提出了相应的策略。例如，调控硫化物的缺陷浓度以提升本征电荷传输特性、构造多种维度的复合纳米材料以改善界面和结构稳定性等。又例如，将高导电性的第二相载体引入活性材料，石墨烯等碳质材料具有较大的比表面积和良好的导电性，通常用于构建碳基体负载活性纳米颗粒，过渡金属硫化物与碳材料耦合时可以产生较大的界面面积，这极大地缩短了离子扩散路径，促进na+扩散动力学。另外，离子掺杂是提高材料缺陷浓度和体相无序性的有效途径，大量研究者通过阴/阳离子掺杂的手段提升过渡金属硫化物电极的缺陷浓度和电子结构，以改善其电化学活性。然而，
3、mxene作为一种过渡金属碳/氮化物，由于其优异的导电性和独特的表面带负电官能团结构，成为备受关注的新型储能材料。然而，mxene自身随机重新堆叠导致比表面积的损失和离子扩散阻力的增加，这严重阻碍mxene基电极材料的电化学性能的优化。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述不足，本公开的目的在于提供一种三维mxene限域硫化物量子点复合材料及其应用。
2、为实现以上目的，本公开采用如下技术方案：
3、一种三维mxene限域硫化物量子点复合材料，其制备方法包括以下步骤：
4、s1.将lif溶于浓盐酸中，然后加入ti3alc2，水浴加热并搅拌；
5、s2.将所述s1得到的溶液进行离心，并洗涤离心后得到的固体沉淀物；
6、s3.将所述s2洗涤后的固体沉淀物分散至去离子水中，进行超声处理后，再在进行超声处理的同时进行搅拌，取上层悬浊液；
7、s4.将所述s3中得到的mxene悬浊液加入到二价金属离子溶液中，并静置，将发生絮凝聚沉后的mxene悬浊液冷冻干燥后，得到三维mxene自支撑结构原位负载金属离子的复合材料。
8、s5.将所述s4中得到的三维mxene自支撑结构原位负载金属离子的复合材料和硫代乙酰胺在惰性气体气氛下煅烧，得到三维mxene原位限域硫化物量子点复合材料。
9、优选的，所述s1中，浓盐酸的浓度为12mol/l。
10、优选的，所述s1中，水浴温度为35℃。
11、优选的，所述s1中，lif和ti3alc2的质量比为1:1。
12、优选的，所述s3中，先进行超声处理4-6小时，再在进行超声处理的同时进行搅拌1小时后，取上层悬浊液即得到mxene悬浊液。
13、优选的，所述s4中，mxene悬浊液与二价金属离子溶液的质量比为20:1。
14、优选的，所述s4中，二价金属离子溶液的浓度为1mol/l。
15、优选的，所述s4中，二价金属离子包括fe2+、ni2+和co2+等金属中的任意一种或几种的混合物。
16、优选的，所述s5中，所述mxene原位负载金属离子的复合材料和所述硫代乙酰胺的质量比为1:10。
17、根据本公开所述的三维mxene限域硫化物量子点复合材料应用于钠离子电池负极。
18、与现有技术相比，本公开的三维mxene限域硫化物量子点复合材料具有以下技术效果：
19、本公开三维mxene限域硫化物量子点复合材料材料(ms2qd@mxene)的制备方法实现了tmds基复合材料第二相载体的中缺陷浓度的增加。具体地，本公开利用离子诱导方法构筑三维mxene自支撑结构，借助mxene表面均匀分散的带负电官能团，通过ti-o-m键实现ms2量子点的原位负载，一方面，三维mxene结构有效解决mxene层片自堆叠的瓶颈问题，有利于提升材料电导率，同时起到空间限域的作用，缓解材料在充放电过程中的体积变化；另一方面，均匀负载的金属离子(m2+)有助于减小离子粒径以实现量子点的均匀分布，ms2量子点结构展现出极大的边缘失配原子含量，提供更多的电化学活性位点，从而增强电化学性能。
20、本公开三维mxene限域硫化物量子点复合材料材料(ms2qd@mxene)的制备方法流程短，方法简单便于操作，易于控制且重复性好，普适性强，应用于其他金属硫化物(co2+，ni2等)仍可实现优异的电化学性能。
21、本申请为硫化物材料和mxene结构在储能器件领域的开发和应用提供了新的思路，有效解决了钠离子电池商业化进程中体积效应严重的关键“卡脖子”问题，对推动基于金属硫化物用于钠离子电池负极具有重要意义。本公开三维mxene限域硫化物量子点复合材料材料(ms2 qd@mxene)应用于钠离子电池负极，具有良好的循环倍率性能。
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1.一种三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述三维MXene限域硫化物量子点复合材料的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述三维MXene限域所述S1中，浓盐酸的浓度为12mol/L。
3.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述S1中，水浴温度为35℃。
4.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述S1中，LiF和Ti3AlC2的质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述S3中，先进行超声处理4-6小时，再在进行超声处理的同时进行搅拌1小时后，取上层悬浊液即得到MXene悬浊液。
6.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述S4中，MXene悬浊液与二价金属离子溶液的质量比为20:1。
7.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所
8.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述S4中，二价金属离子包括Fe2+、Ni2+和Co2+中的任意一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述S5中，所述MXene原位负载金属离子的复合材料和所述硫代乙酰胺的质量比为1:10。
10.根据权利要求1-9任一项所述的三维MXene限域硫化物量子点复合材料应用于钠离子电池负极。
...【技术特征摘要】
1.一种三维mxene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述三维mxene限域硫化物量子点复合材料的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维mxene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述三维mxene限域所述s1中，浓盐酸的浓度为12mol/l。
3.根据权利要求1所述的三维mxene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述s1中，水浴温度为35℃。
4.根据权利要求1所述的三维mxene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述s1中，lif和ti3alc2的质量比为1:1。
5.根据权利要求1所述的三维mxene限域硫化物量子点复合材料，其特征在于，所述s3中，先进行超声处理4-6小时，再在进行超声处理的同时进行搅拌1小时后，取上层悬浊液即得到mxene悬浊液。
【专利技术属性】
技术研发人员：赵丹阳，李天琳，李泳志，尹青，孟庆坤，田超，戚继球，隋艳伟，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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