导电性二维粒子及其制造方法与流程

本发明涉及导电性二维粒子及其制造方法。

背景技术：

1、近年来，作为具有导电性的新材料，mxene受到注目。mxene是所谓的二维材料的一种，如后述，是具有1个或多个层的形态的层状材料。一般来说，mxene具有这样的层状材料的粒子(可包括粉末、薄片、纳米片等)的形态。

2、目前，面向mxene对于各种电气器件的应用正在进行各种研究。面向上述应用，要求进一步提高含有mxene的材料的导电性。

3、在非专利文献1中公开有例如以实现伸缩性电极为目的，为了与可溶于有机介质的非极性高分子基体混合，制备在有机溶剂中稳定的ti3 c2tx mxene分散液。详细地说，公开有使烷基膦酸(r－p(＝o)(oh2)吸附于表面的ti3 c2tx薄片。该ti3 c2tx薄片，使用在hcl中溶解有lif的蚀刻液，蚀刻ti3alc2而制作，在ti3 c2的表面，存在－f、－cl、－o、－oh。

4、在非专利文献2中公开有mxene可作为储能设备用的有前途的电极材料，是新型的二维(2d)纳米材料，作为上述mxene的制造方法，通过将mo2ga2c添加到h3 po4中，一边进行uv照射一边搅拌而进行ga的蚀刻，由此作为mxene得到mo2c。此外还公开有为了剥离多层mxene，得到单层mxene，而实施超声波处理。得到的mo2c在表面存在p、o，薄片尺寸为100nm以下。

5、在非专利文献3中公开有以hf+h3po4、hf+hi或hf+h2 so4蚀刻ti3 alc2而合成的多层mxene(多层ti3 c2)。

6、现有技术文献

7、非专利文献

8、非专利文献1：nonpolar organic dispersion of 2d ti3c2tx mxene flakesvia simultaneous interfacial chemical grafting and phase transfer method.acsnano 2019,13,12,13818-13828

9、非专利文献2：two-dimensional fluorine-free mesoporous mo2c mxene viauv-induced selective etching of mo2ga2c for energy storage.sustainablematerials and technologies volume25,september 2020,e00156

10、非专利文献3：anion adsorption,ti3c2tz mxene multilayers,and theireffect on claylike swelling j.phys.chem.c 2018,122,40,23172-23179

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、在电子设备等行业中，作为绿色筹措的一环，要求在卤素之中，将氯与溴的含有率抑制在一定以下，也就是所谓的“无卤素”。具体来说，要求氯的含有率为900质量ppm以下，且溴的含有率为900质量ppm以下，且氯与溴的合计含有率为1500质量ppm以下。

3、非专利文献1中，在ti3 c2tx的表面存在－cl，氯量高于1500质量ppm。因此，不能在上述要求无卤素的用途中使用。此外在ti3 c2tx的表面，吸附有导电性低的烷基，层叠该ti3c2tx而得到的薄膜被认为电导率低。

4、在非专利文献2中，为了剥离多层mxene而得到单层mxene，对于多层mxene进行剪切力强的超声波处理。其结果是，所得到的单层mxene的尺寸变小。

5、非专利文献3中得到的mxene，是多层mxene。为了使用此多层mxene制造薄膜，必需有一定量的粘合剂。

6、本发明鉴于上述情况而提出，其目的在于，提供一种氯与溴的含有率在一定以下，适合无卤素用途，此外能够不用粘合剂形成高导电性薄膜的导电性二维粒子及其制造方法。

7、解决问题的手段

8、根据本发明的1个要旨，提供一种导电性二维粒子，是包含1个层、或包含1个层和多个层的层状材料的导电性二维粒子，其中，

9、所述层包括：由下式：mmxn表示的层主体(式中，m是至少一种的第3、4、5、6、7族金属，x是碳原子、氮原子或其组合，n为1以上且4以下，m大于n并在5以下)；存在于该层主体的表面的修饰或末端t(t是从羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子所构成的群中选择的至少一种)，

10、所述层的m与从po43-、i和so42-所构成的群中选择的至少一种结合，

11、氯与溴的合计含有率为1500质量ppm以下，

12、所述导电性二维粒子的二维面的长径的平均值为1.0μm以上。

13、根据本发明的另一个要旨，提供一种导电性二维粒子的制造方法，其中，包括：

14、(a)准备由下式：mmaxn表示的前驱体(式中，m是至少一种的第3、4、5、6、7族金属，x是碳原子、氮原子或其组合，a是至少一种的第12、13、14、15、16族元素，n为1以上且4以下，m大于n并在5以下)；和

15、(b)使用蚀刻液，从所述前驱体蚀刻a原子，所述蚀刻液满足从h3po4浓度为5.5m以上、hi浓度为5.0m以上、和h2 so4浓度为5.0m以上所构成的群中选择的至少1个。

16、发明效果

17、根据本发明，导电性二维粒子由规定的层状材料(本说明书也称为“mxene”)形成，所述层的m与从po43-、i和so42-所构成的群中选择的至少一种结合，氯与溴的合计含有率为1500质量ppm以下，所述导电性二维粒子的二维面的长径的平均值为1.0μm以上，由此，提供包含mxene，并且，适合于无卤素用途，此外能够不使用粘合剂形成高导电性薄膜的导电性二维粒子。另外根据本发明，针对规定的前驱体，通过使用满足从h3po4浓度为5.5m以上、hi浓度为5.0m以上、和h2 so4浓度为5.0m以上所构成的群中选择的至少1个的蚀刻液，蚀刻所述前驱体，从而能够制造所述导电性二维粒子。

技术特征：

1.一种导电性二维粒子，是包含1个层、或包含1个层和多个层的层状材料的导电性二维粒子，其中，

2.根据权利要求1所述的导电性二维粒子，其中，满足从磷原子的含有率为0.20质量％以上且14质量％以下、碘原子的含有率为1.0质量％以上且60质量％以下、和硫原子的含有率为0.03质量％以上且18质量％以下所构成的群中选择的至少1个。

3.根据权利要求1或2所述的导电性二维粒子，其中，厚度的平均值为5nm以下。

4.一种导电性二维粒子的制造方法，其中，包括：

5.根据权利要求4所述的导电性二维粒子的制造方法，其中，在所述(b)的蚀刻之后，进行插层处理和分层处理。

6.一种导电性薄膜，其含有权利要求1～3中任一项所述的导电性二维粒子。

7.一种导电膏，其含有权利要求1～3中任一项所述的导电性二维粒子。

8.一种导电性复合材料，其含有权利要求1～3中任一项所述的导电性二维粒子和树脂。

技术总结提供一种导电性二维粒子及其制造方法，氯与溴的含有率在一定以下，适合于无卤素用途，此外不使用粘合剂就能够形成高导电性薄膜。上述导电性二维粒子，是包含1个层、或包含1个层和多个层的层状材料的导电性二维粒子，其中，所述层包括：由下式：M<subgt;m</subgt;X<subgt;n</subgt;(式中，M是至少一种的第3、4、5、6、7族金属，X是碳原子、氮原子或其组合，n为1以上且4以下，m大于n并在5以下)表示的层主体；存在于该层主体的表面的修饰或末端T(T是从羟基、氟原子、氯原子、氧原子和氢原子所构成的群中选择的至少一种)，所述层的M与从PO<subgt;4</subgt;<supgt;3‑</supgt;、I和SO<subgt;4</subgt;<supgt;2‑</supgt;所构成的群中选择的至少一种结合，氯与溴的合计含有率为1500质量ppm以下，所述二维粒子的二维面的长径的平均值为1.0μm以上。技术研发人员：坂本宙树,小柳雅史,柳町章麿受保护的技术使用者：株式会社村田制作所技术研发日：技术公布日：2024/1/12