發(fā)布時間：2021-07-19 20:58

　　無線通訊技術(shù)的飛速發(fā)展以及電子器件的過度使用,造成了嚴(yán)重的電磁污染,不僅對人類身體健康具有潛在的危害,同時影響精密電子器件的準(zhǔn)確運(yùn)行,嚴(yán)重時甚至危害國家安全。因此,為了有效防止電磁波的非必要擴(kuò)散,電磁波吸收和屏蔽材料越來越受到人們的重視。Ti₃C₂T_x MXene因制備簡單、結(jié)構(gòu)清晰、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),是眾多MXenes中應(yīng)用最為廣泛也是研究最多的一種。本論文以Ti₃C₂T_x MXene為功能材料,制備了不同的Ti₃C₂T_x復(fù)合材料,在電磁干擾屏蔽和吸收方面具有優(yōu)異的性能。利用原位HF刻蝕法制備少層的Ti₃C₂T_x（文中命名為d-Ti₃C₂T_x）,其層數(shù)為1-3層。之后,利用凱夫拉纖維為原料通過刻蝕的方法制備芳綸納米纖維（ANFs）,將d-Ti₃

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：161 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

Ti3AlC2剝離過程示意圖[27]

透稍锍尚橢票賦齦髦指餮?男巫矗?蛘囈?湎∈禿笸吭諢?納匣竦?導(dǎo)電涂層。在刻蝕過程中，研究發(fā)現(xiàn)有陽離子和水分子進(jìn)入層間，使得這種方法獲得的Ti3C2Tx的晶格間距相比HF刻蝕得到的Ti3C2Tx的晶格間距有所擴(kuò)大，對應(yīng)的XRD光譜中(0002)晶面的衍射峰向小角度移動。圖1-2b顯示在制備Ti3C2Tx樣件過程中，干燥后樣品會發(fā)生收縮變形現(xiàn)象。研究表明，干燥后獲得的固體具有極好的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率可到1500Scm-1。此外，將這種黏土特性的Ti3C2Tx用于超級電容器，發(fā)現(xiàn)其在H2SO4電解液中具有極高的體積電容。圖1-2Ti3C2TxMXene粘土合成原理圖和電極制備[50]a)Ti3AlC2在酸和氟鹽溶液中被刻蝕，b)左圖是干燥后的樣品(顯示橫截面和俯視圖)，右圖是帶有水分的樣品；c)被輥壓的樣品；d)“黏土”塑造成的字母M(約1cm)Figure1-2SchematicofTi3C2TxMXeneclaysynthesisandelectrodepreparation[50]a)Ti3AlC2isetchedinasolutionofacidandfluoridesalt,b)theleftisdriedsamples(showingcross-sectionandtopview)andtherightarehydrated,c)imageofarolledfilm.d)“Clay”shapedintotheletterM(1cm)隨后，經(jīng)過眾多學(xué)者的不斷努力，陸續(xù)開發(fā)出制備剝離結(jié)構(gòu)(又稱少層結(jié)構(gòu)或分層結(jié)構(gòu)）的d-Ti3C2Tx(delaminatedTi3C2Tx)，其中最為常用的制備方法為MILD(minimallyintensivelayerdelamination)法[51,52]，該法也是采用HCl和LiF原位刻蝕Ti3AlC2，但是各物質(zhì)的摩爾當(dāng)量與制備黏土型Ti3C2Tx時略有不同。MILD法可以大量的制備出層數(shù)較少的片狀d-Ti3C2Tx，而d-Ti3C2Tx由于層數(shù)很少，甚至具有單層的結(jié)構(gòu)，厚度在幾納米之間，賦予了d-Ti3C2Tx優(yōu)異的成膜能力。不僅如此，少層Ti3C2Tx比多層Ti3C2Tx具?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文-6-過范德瓦爾斯相互作用可以自動自組裝到Ti3C2Tx的表面，得到類似膠束的異質(zhì)結(jié)構(gòu)。制備的SnO2或TiO2/MXene復(fù)合材料由于兩種粒子之間的協(xié)同效應(yīng)使得由其作為電極的鋰離子電池具有良好的電化學(xué)性能。圖1-3Ti3C2Tx/CNF雜化顆粒的制備原理圖[58]Figure1-3SchematicshowingthepreparationofTi3C2Tx/CNFhybridparticles[58]除了用于鋰離子電池的電極之外，Ti3C2Tx還廣泛用于鈉離子電池電極。Zhao等人[60]通過將Ti3C2Tx納米片自組裝的方法附著在PMMA微球上，獲得球形的Ti3C2Tx，在450℃下煅燒后獲得空心Ti3C2Tx微球。如果將Ti3C2Tx/PMMA復(fù)合微球水分散液進(jìn)行減壓抽濾，將獲得Ti3C2Tx/PMMA自支撐薄膜，在450℃下煅燒除去PMMA，最終制備了具有3D結(jié)構(gòu)的Ti3C2Tx薄膜。該薄膜在鈉離子電池電極方面，具有比Ti3C2Tx薄膜、Ti3C2Tx/CNTs復(fù)合薄膜更優(yōu)秀的儲能容量、倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性能。Guo等人[61]利用溶液相法制備了一種Sb2O3/Ti3C2Tx復(fù)合材料用來增強(qiáng)鈉離子電池的電化學(xué)性能。制備的Sb2O3/Ti3C2Tx復(fù)合材料具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)，Sb2O3納米顆粒均勻地嵌在Ti3C2Tx的三維網(wǎng)絡(luò)中。Ti3C2Tx網(wǎng)絡(luò)為鈉離子和電子提供了高效的傳輸路徑。作為鈉離子電池的負(fù)極材料，Sb2O3/Ti3C2Tx雜化電極具有優(yōu)異的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電化學(xué)性能。總而言之，Ti3C2Tx基電池電極在離子電池領(lǐng)域具有極高的儲能容量、良好的循環(huán)穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，是一種性能優(yōu)異的電池電極材料。不僅如此，Ti3C2Tx基離子電池的儲存性能取決于多種因素，可以通過功能基團(tuán)改性、表面修飾、粒子復(fù)合和結(jié)構(gòu)重塑等多個方面進(jìn)行調(diào)控，使材料的能量密度達(dá)到所需條件下的最優(yōu)

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號：3291421