1.一种二维过渡族金属碳(氮)化物与纳米硫颗粒复合材料,其特征在于:该复合材料由二维过渡族金属碳(氮)化物MXene纳米片与纳米硫颗粒构成,为还原生成的纳米硫颗粒原位生长在二维过渡族金属碳(氮)化物MXene纳米片表面,表示为S@MXene。
2.如权利要求1所述的二维过渡族金属碳(氮)化物与纳米硫颗粒复合材料,其特征在于:纳米硫颗粒尺寸为20~500nm,硫在S@MXene中的质量含量为10~80wt%。
3.如权利要求1所述的二维过渡族金属碳(氮)化物与纳米硫颗粒复合材料,其特征在于:所述的二维过渡族金属碳(氮)化物MXene为:Ti3C2Tx、Ti2CTx、Ti3CNTx、(Ti0.5,Nb0.5)2CTx、(V0.5,Cr0.5)3C2Tx、Ta4C3Tx、V2CTx、Nb2CTx、Nb4C3Tx、(Nb0.8,Ti0.2)4C3Tx、(Nb0.8,Zr0.2)4C3Tx、Mo2TiC2Tx、Mo2Ti2C3Tx、Mo2CTx、Cr2TiC2Tx、Zr3C2Tx或Ti4N3Tx。
4.一种制备如权利要求1所述的二维过渡族金属碳(氮)化物与纳米硫颗粒复合材料,其具体步骤如下:
1)将多硫化钠或硫代硫酸钠溶液与二维过渡族金属碳(氮)化物MXene纳米片悬浮液混合,得混合悬浮液;
2)在磁力搅拌的同时将甲酸溶液滴加到步骤1)制得的混合悬浮液中;
3)反应后采用氨水中和至悬浮液pH=6.5~7.3后离心;
4)将离心得到的沉淀物用去离子水洗涤、离心得到二维过渡族金属碳(氮)化物与纳米硫颗粒复合材料。
5.根据要求4所述的方法,其特征在于所述的二维过渡族金属碳(氮)化物MXene纳米片悬浮液由以下方法制备得到,其具体步骤为:将LiF溶解在盐酸中,然后将三元层状化合物MAX粉加入上述溶液中,在30~40℃下搅拌反应,反应产物采用乙醇洗涤离心至上层清夜pH值为6.2~6.5,将干燥后的固体样品加入去离子水中,在流动氩气保护下超声剥离,然后离心得到少层或单层的二维过渡族金属碳(氮)化物MXene纳米片悬浮液;悬浮液浓度为0.2~
1.5mg/ml。
6.根据要求5所述的方法,其特征在于30~40℃下搅拌反应的搅拌速率为200-500rpm,搅拌时间为6~24h;所述的超声剥离的超声频率为40-100kHz,超声剥离的时间为0.5~
1.5h;超声剥离后离心的转速为2500~4000rpm,离心时间为0.5~1.5h。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于:硫代硫酸钠或多硫化钠溶液的浓度为0.2~
1mol/L;甲酸浓度为1~3mol/L,甲酸的滴加速率为0.1~0.3ml/秒,直到溶液全部转变为乳白色后,继续滴加至pH为6~6.8,然后用氨水中和;所用氨水浓度为0.2~1mol/L。
8.一种如权利要求1所述的一种二维过渡族金属碳(氮)化物与纳米硫颗粒复合材料在锂硫电池正极中的应用。