可再分散的高浓度MXene面团制备及应用研究

发布时间：2022-02-26 22:10

　　作为一种兼具高导电和亲水性的新型二维材料,MXene（Ti₃C₂T_x）自诞生以来就备受科研人员的瞩目。独特的二维层状结构和终端表面活性基团,赋予了MXene高强度、高电子迁移率、高导热率及大比表面积等优异性能,进而使其在能量存储、电磁干扰屏蔽、光热转换、无线通讯、传感器以及纳米复合材料等领域展现出巨大的应用潜力。然而,MXene主要是通过氢氟酸刻蚀制备得来,最终是以低浓度的分散液形式存在,因而MXene极易氧化变质,储存期很短,并且使得MXene的后续加工变得极为困难。本论文的主要目的就是开发出一种可再分散的高浓度MXene,并验证它的实际应用潜力,进而促进MXene的快速发展。采用简单且反应条件更加温和的原位氢氟酸刻蚀法,一步实现对MAX相（Ti₃AlC₂）的“刻蚀-嵌入-剥离”,成功制备得到高质量低缺陷的单层MXene纳米片分散液。拉曼光谱、X射线衍射（XRD）及X射线光电子能谱（XPS）等测试结果表明,所制备的MXene呈现出二维层状晶体的结构,并含有大量的-O、-F、-... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
    1.2 MXene的发展历程
    1.3 MXene的结构与性能
        1.3.1 MXene的结构
        1.3.2 MXene的性能
    1.4 MXene的应用
        1.4.1 MXene应用于储能
        1.4.2 MXene应用于传感器
        1.4.3 MXene应用于电磁屏蔽
        1.4.4 MXene在其他领域的应用
        1.4.5 MXene应用的局限性
    1.5 主要研究内容
第2章 实验材料与研究方法
    2.1 实验材料和仪器
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 实验仪器及测试设备
    2.2 材料的制备方法
        2.2.1 MXene分散液的制备
        2.2.2 高浓度MXene面团的制备
        2.2.3 MXene膜及R-MXene膜的制备
        2.2.4 环氧树脂基板的制备
        2.2.5 拉伸试样的制备
        2.2.6 MXene/环氧树脂复合薄膜的制备
    2.3 材料的表征及测试方法
        2.3.1 微观形貌及结构的表征
        2.3.2 材料组成表征
        2.3.3 力学性能测试
        2.3.4 电导率的测试
        2.3.5 超级电容性能测试
        2.3.6 电磁屏蔽性能测试
第3章 可再分散的高浓度MXene面团制备及表征
    3.1 MXene纳米片的制备及表征
        3.1.1 MXene纳米片的制备
        3.1.2 MXene的晶体结构表征
        3.1.3 MXene纳米片的微观形貌及元素组成分析
        3.1.4 MXene纳米片表面化学研究
        3.1.5 MXene纳米片导电性能研究
    3.2 高浓度MXene面团的制备及表征
    3.3 高浓度MXene面团的再分散及表征
        3.3.1 高浓度MXene面团的再分散
        3.3.2 高浓度MXene面团的可再分散性表征
    3.4 高浓度MXene面团的可再分散性机理分析
    3.5 本章小结
第4章 可再分散高浓度MXene面团的应用
    4.1 应用于超级电容器
    4.2 应用于电磁屏蔽
    4.3 应用于柔性驱动器
        4.3.1 环氧树脂力学性能研究
        4.3.2 环氧树脂板
        4.3.3 MXene/环氧树脂复合膜的制备
        4.3.4 MXene/环氧树脂复合膜型驱动器性能测试
        4.3.5 驱动机理分析
    4.4 可再分散高浓度MXene面团应用展望
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3645072