【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电极，具体涉及天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极及其制备方法。
技术介绍
1、随着锂电池技术的飞速进步，对高性能电极材料的需求也日益迫切。在这一背景下，mxene材料，一种新兴的二维过渡金属碳化物/氮化物，因其独特的物理和化学特性而备受瞩目。mxene材料具有高导电性，能够迅速传输电子，减少能量损耗；同时，其大比表面积提供了更多的活性位点，有利于电解液离子的吸附和存储。此外，mxene材料还展现出优异的电化学性能，包括高容量、良好的循环稳定性和速率性能。其多样的表面化学性质也为进一步的功能化修饰和性能优化提供了可能。
2、然而，尽管mxene材料在理论上具有诸多优势，但在实际应用中，特别是在水合和电解液环境中，其性能往往受到一定程度的影响。具体而言，mxene材料容易发生单层纳米片堆叠和聚集现象，这种现象的主要原因是mxene纳米片层间存在的强相互作用力，如范德华力，这些力使得相邻的mxene纳米片倾向于相互靠近并堆叠在一起。
3、这种堆叠现象对mxene材料的性能产生了不利影响。首先，堆叠会显著降低mxene材料的比表面积，减少可供电解液离子吸附和存储的活性位点。其次，堆叠会抑制电解液离子在材料表面的有效吸附和扩散，阻碍离子传输路径，增加离子传输阻力。此外，堆叠还会限制电解液与电极材料的接触面积，减少电解液与电极材料之间的相互作用，从而影响电极的电化学性能。
4、因此，如何抑制mxene纳米片的堆叠和聚集，以充分发挥其潜在性能，是目前需要解决的问题。
1、本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极及其制备方法，不仅解决了mxene材料堆叠问题，还显著提升了天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的电化学性能。
2、本专利技术的技术方案为：
3、一方面，本专利技术提供了天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的制备方法，包括以下步骤：
4、s1使用盐酸和氟化锂（lif）对max原料进行刻蚀和插层，获得mxene分散液；
5、s2将mxene分散液与金属离子溶液混合，获得金属离子掺杂后的mxene溶液；
6、s3将金属离子掺杂后的mxene溶液与天然多糖分散液混合，获得天然多糖改性mxene分散液；
7、s4将天然多糖改性mxene分散液与模板物混合，真空抽滤后真空干燥，得到柔性mxene薄膜；
8、s5将得到的柔性mxene薄膜进行模板物去除处理，得到天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极。
9、优选的，步骤s1具体操作为：将氟化锂加入到12m的盐酸溶液中，搅拌后加入ti3alc2，将得到的混合溶液搅拌后离心，直至混合溶液的ph值达到6-7；将得到的产物进一步加入去离子水中，冰浴超声处理后离心，得到mxene分散液；其中，氟化锂、盐酸和ti3alc2的质量体积比为（1.2-1.5g）:（20-30ml）:（1-1.5g）。
10、优选的，步骤s2中，金属离子为钴离子或镍离子。
11、优选的，步骤s2中，金属离子溶液的固含量为mxene分散液固含量的1-20%；金属离子溶液的浓度为0.1-2mg/ml。
12、优选的，步骤s3中，天然多糖为海藻酸钠。
13、优选的，步骤s3中，天然多糖分散液的固含量为金属离子掺杂后的mxene溶液固含量的1-20%。
14、优选的，步骤s4中，模板物为碳酸氢铵或碳酸铵；模板物的质量为天然多糖改性mxene分散液固含量的1-20%。
15、优选的，步骤s5中，模板物去除处理为将柔性mxene薄膜于40-80℃下真空干燥4-8h。
16、另一方面，本专利技术提供了天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极，通过上述天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的制备方法制备得到。
17、本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
18、1. 本专利技术的天然多糖辅助mxene制备多孔薄膜电极的方法，采用单层mxene作为基础材料，与天然多糖复合，通过天然多糖与mxene纳米片的相互作用，可以有效改善mxene的分散性和稳定性，防止其堆叠，从而提高薄膜的性能和可操作性。天然多糖在这一过程中充当了“结构稳定剂”的角色，帮助保持mxene材料的单层纳米片结构，同时在形成多孔薄膜时提升了电解液的可及性和离子传导性能。同时，本专利技术还引入金属离子掺杂、真空抽滤成膜等技术，其中金属离子的掺杂会引起mxene纳米片的褶皱，使其能与电解液更好地接触，从而进一步优化电极的结构，提升电化学性能。最终，本专利技术通过去除模板物，得到具有优异电化学性能的柔性mxene多孔薄膜电极。这一创新方法解决了mxene材料堆叠问题，具有广阔的应用前景。
19、2.本专利技术通过天然多糖改性mxene，使得制备得到的天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极在保持良好电导率的同时，具有优异的柔韧性。
20、3.本专利技术通过采用真空抽滤技术与模板法相结合，能够高效地控制薄膜的孔隙结构和厚度，从而调节其宏观结构，获得具有理想孔隙度和表面活性位点的mxene多孔薄膜电极。
21、4.本专利技术的制备方法简单易行，工艺条件温和，适用于大规模工业化生产。同时，本专利技术利用天然多糖作为辅助材料，不仅环保且具有较低的生产成本，具有较强的市场竞争力。
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1.天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S1具体操作为：将氟化锂加入到12M的盐酸溶液中，搅拌后加入Ti3AlC2，将得到的混合溶液搅拌后离心，直至混合溶液的pH值达到6-7；将得到的产物进一步加入去离子水中，冰浴超声处理后离心，得到MXene分散液；其中，氟化锂、盐酸和Ti3AlC2的质量体积比为（1.2-1.5g）:（20-30mL）:（1-1.5g）。
3.如权利要求1所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，金属离子为钴离子或镍离子。
4.如权利要求1所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S2中，金属离子溶液的固含量为MXene分散液固含量的1-20%；金属离子溶液的浓度为0.1-2mg/mL。
5.如权利要求1所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S3中，天然多糖为海藻酸钠。
6.如权利要求1所述的
7.如权利要求1所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S4中，模板物为碳酸氢铵或碳酸铵；模板物的质量为天然多糖改性MXene分散液固含量的1-20%。
8.如权利要求1所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤S5中，模板物去除处理为将柔性MXene薄膜于40-80℃下真空干燥4-8h。
9.天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极，其特征在于，通过如权利要求1-8任一项所述的天然多糖辅助MXene多孔薄膜电极的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s1具体操作为：将氟化锂加入到12m的盐酸溶液中，搅拌后加入ti3alc2，将得到的混合溶液搅拌后离心，直至混合溶液的ph值达到6-7；将得到的产物进一步加入去离子水中，冰浴超声处理后离心，得到mxene分散液；其中，氟化锂、盐酸和ti3alc2的质量体积比为（1.2-1.5g）:（20-30ml）:（1-1.5g）。
3.如权利要求1所述的天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s2中，金属离子为钴离子或镍离子。
4.如权利要求1所述的天然多糖辅助mxene多孔薄膜电极的制备方法，其特征在于，步骤s2中，金属离子溶液的固含量为mxene分散液固含量的1-20%；金属离子溶液的浓度为0.1-2mg/ml...
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