CN110993375A - 一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法及其应用 - Google Patents

一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于电化学领域，具体涉及一种一步制备致密结构石墨烯/MXene‑硫酸超级电容器柔性电极的方法及其应用。先将氧化石墨烯水分散液和MXene水分散液混合，加入硫酸，混合均匀；再将金属锌片浸润到混合均匀的溶液中静置，在金属锌片表面得到复合膜，剥离后得到RGO/MXene‑H2SO4复合膜。本发明采用层层组装的方法制备有序排列的致密结构RGO/MXene‑H2SO4复合薄膜，在膜自组装过程中，同步将不挥发性液态电解液分子水平分布到电极材料表面，实现电极材料和电解液的充分接触。本发明具有方法简单、可设计性强、适用性广、良好的电化学性能等优点，将在电化学材料等领域有着广泛的应用前景。

Description

一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方 法及其应用
技术领域
本发明属于电化学领域，具体涉及一种一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法及其应用。
背景技术
能源和环境问题是目前人类亟需解决的两大问题。在化石能源日渐枯竭、环境污染日益严重、全球气候变暖的今天，寻求替代传统化石能源的可再生绿色能源、谋求人与环境的和谐显得尤为迫切。新型的可再生能源，譬如风能和太阳能等的利用，电动汽车、混合动力电动车的逐步市场化，各种便携式用电装置的快速发展，均需要高效、实用、“绿色”的能量储运体系。对于新型的“绿色”储能器件，在关切其“绿色”的同时，高功率密度、高能量密度则是其是否可以真正替代传统能量储运体系的重要指标。超级电容器是目前重要的“绿色”储能装置，而其核心部分是性能优异的电极材料。
石墨烯，作为一种新型的碳材料，超大而完美的sp2杂化体系使其具有无与伦比的面内电荷传输性能103-104S/m，单分子层的厚度又使其具有超高的理论表面积2630m2/g。尤其石墨烯超薄片可以通过自组装的形式堆砌成三维立体导电网络，这种特殊结构不仅有利于电活性物质和集流体之间的电荷转移，也有利于电解质中荷电组分的迁移和渗透，大大缩短其扩散行程，从而促使电化学反应的快速进行，预计将其作为超级电容器的电极材料具有广阔的应用前景，但是石墨烯作为超级电容器材料的柔性电极在制备过程中总是伴随着石墨烯片层的团聚，从而造成比表面积的下降。
石墨烯的发现使得二维纳米材料成为近十年来的研究热点。除石墨烯外，二维纳米材料还包括黑磷、氮化硼、过渡金属硫化物和过渡金属氧化物。MXene是一种新型过渡金属碳化物二维晶体，具有和石墨烯类似的结构。化学式为Mn+1Xn，其中n＝1、2或3，M为早期过渡金属元素，X为碳或/和氮元素。这一类材料可以通过氟化锂和盐酸解离层状陶瓷材料MAX的A相获得，具有良好的导电性，低的离子扩散阻力，低开路电压和高的存储容量。然而，MXene也有自身易团聚的缺点。
超级电容器具有高功率密度并能够实现快速的充放电，同时还具有超长的循环寿命和简单的结构的优点，因此成为最有潜力的柔性电子器件之一。传统的超级电容器是由正负极两个电极和隔膜及传导电子的电解质构成，其中，电极是电容器的核心构件，对于商业化超级电容器来说，电极的主要制备方式是在集流体表面刮涂浆料的方式来制备，浆料一般由电极材料粘结剂和导电剂组成。对于传统的超级电容器，粘结剂和集流体都是必不可少的部分，但是考虑到整个器件的电化学性能，他们的存在也同时成为传统电容器的一大弊端。同时，添加剂的电容较小，势必导致整个电容器的能量密度降低。不仅如此，由于石墨烯及其衍生物的超级电容器的电极一般是由石墨烯经过无序排列得到的多孔结构，这种无序的多孔结构导致一系列的结构缺陷同时还会造成整个电容器的低体积能量密度。此外，为了提高超级电容器的柔性，一般采用固态或者准固态电解质，由于石墨烯的疏水性和固态或准固态电解质流动性低造成对电极材料的浸润性差，这就使得电解质和电极材料的充分接触成了要解决的重要问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，实现了电极材料和电解液的充分接触，具有方法简单、可设计性强、适用性广、良好的电化学性能等优点。
本发明所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法是：先将氧化石墨烯水分散液和MXene水分散液混合，加入硫酸，混合均匀；再将金属锌片浸润到混合均匀的溶液中静置，在金属锌片表面得到RGO/MXene-H2SO4复合膜，剥离后得到RGO/MXene-H2SO4复合膜，即超级电容器柔性电极。
其中：
所述的MXene的质量占氧化石墨烯与MXene总质量的10～40％。
所述的硫酸的摩尔浓度为0.5～1mol/L。
所述的MXene水分散液的制备过程如下，将去离子水和浓盐酸混合，加入氟化锂，混合均匀后，加入Ti3AlC2进行刻蚀，离心洗涤至中性，将洗涤后的沉淀物分散到去离子水中，经超声、离心，弃去沉淀得到MXene水分散液。
所述的去离子水和浓盐酸的体积比为1:1～2，浓盐酸的浓度为12mol/L，氟化锂与Ti3AlC2的质量比为1～1.5:1～1.5，刻蚀温度为45～55℃，刻蚀时间为18～24小时。
所述的氧化石墨烯水分散液的制备过程如下，将浓硫酸、石墨、硝酸钠、高锰酸钾混合，水浴保温，保温后，冰浴条件下加水稀释，之后加入过氧化氢，再经盐酸洗涤和去离子水洗涤后，超声离心，取上清液得到二维层状氧化石墨烯水分散液。
所述的浓硫酸、石墨、硝酸钠、高锰酸钾、过氧化氢的用量比例为：70～90:1.5～3:1～1.5:7～9:15～20，其中，浓硫酸、过氧化氢以ml计，石墨、硝酸钠、高锰酸钾以g计，浓硫酸浓度为18.4mol/L。
所述的保温温度为35～45℃，保温时间为50～70分钟。
所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的应用如下：RGO/MXene-H2SO4复合膜经干燥、裁剪，得到柔性电极片；以在硫酸中浸润后的滤纸作为隔膜，并将两片相同的柔性电极片用隔膜隔开，最后贴合在一起，组装成超级电容器。
所述的干燥温度为30～60℃。
进一步，所述的一步制备致密结构石墨烯/MXene-H2SO4超级电容器柔性电极的方法如下：
(1)MXene水分散液的制备：
刻蚀：水浴条件下，向塑料烧杯中加入5～10ml去离子水和5～10ml浓盐酸(12mol/L)，磁力搅拌10～15分钟，继续向烧杯中加入0.8～1g氟化锂，继续搅拌10～15分钟，待搅拌均匀后，缓慢加入0.8～1g MAX(Ti3AlC2)，待所有物质搅拌均匀后，将烧杯用保鲜膜封住，45～55℃条件下，水浴加热18～24小时。整个过程在通风橱中操作。
分散：刻蚀后的溶液在7500～8000r/min转速下进行离心洗涤，直至中性。将洗涤后的沉淀物分散到180～200ml去离子水中，搅拌18～24小时，经20～30min超声，再经3000～3500r/min离心，弃去沉淀即可得到层状结构MXene的水分散液。
(2)氧化石墨烯水分散液的制备：
在烧杯中依次加入70～90ml浓硫酸、1.5～3g石墨，常温下搅拌30～45分钟，冰浴条件下加入1～1.5g NaNO3，继续搅拌30～45分钟，缓慢加入7～9g KMnO4，继续搅拌30～45分钟，反应过程中，溶液会出现墨绿色。水浴，将烧杯在30～45℃下保温45～60分钟，去除水浴，在冰浴条件下加入去离子水120～140ml，搅拌15～20分钟，去除冰浴，在常温下加入180～200ml去离子水，搅拌8～10分钟，向稀释的溶液中缓慢加入15～20ml过氧化氢，将12mol/L的浓盐酸和去离子水以8～10:1的比例配220～250ml的稀盐酸溶液，对初步氧化的石墨进行离心洗涤，离心时的转速为7500～8000r/min。之后再水洗至溶液为中性，将得到的溶液超声8～12小时至没有沉淀，3500～4500r/min离心，取上清液得到二维层状氧化石墨烯水分散液。
(3)RGO/MXene-H2SO4电极的制备方法：
将浓度为5mg/ml的5～10ml MXene水分散液缓慢逐滴加入到浓度为10mg/ml的5～10ml氧化石墨烯水分散液中，加入8～12ml 0.5M硫酸，搅拌30～45分钟，混合均匀；之后将金属锌片浸润到混合均匀的溶液中静置1～1.5小时，这样在金属表面即可得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。冲洗复合膜，去除表面物理粘附的氧化石墨烯后，将附着有复合膜的锌片浸润到0.5M的硫酸中，使复合膜从锌表面剥离，继续用酸洗掉复合膜上多余的锌离子，即可得到RGO/MXene-H2SO4复合膜，即超级电容器柔性电极。
(4)超级电容器的组装：
具体步骤如下：RGO/MXene-H2SO4复合膜经干燥、裁剪，得到柔性电极片；以在硫酸中浸润后的滤纸作为隔膜，并将两片相同的柔性电极片用隔膜隔开，最后贴合在一起，组装成超级电容器，其为三层结构。
本发明以层层组装法制备超级电容器的电极，同时，在电极组装过程中，将不挥发性液态电解质硫酸组装入柔性电极中，实现电极与电解质的充分接触。整个电极无粘结剂集流体，属于独立自支撑电极。本发明通过裁剪复合膜制备尺寸合适的自支撑电极，直接用于超级电容器，无需集流体。
本发明的有益效果如下：
本发明采用层层组装的方法制备了有序排列的层状RGO/MXene-H2SO4薄膜，RGO和MXene分别作为彼此的层间填充材料，有效抑制了材料的堆叠和团聚。在膜组装过程中以直接分子水平复合硫酸电解液的方法来实现电解液与电极材料充分接触的效果，缩短了离子和电子的传导路径，有效的提高了电极的致密性，缩小了电极的体积，从而提高了电容器的能量密度。
在膜组装过程中采用一步法添加电解液的方法，同时解决了传统电极材料电解液浸润性不佳，电极比表面积得不到充分利用的弊端。此外，对于传统的超级电容器，粘结剂和集流体都是必不可少的部分。本发明制备的是一种具有独立自支撑结构电极，摆脱了粘结剂和集流体的束缚，消除了由于非活性组分导致电容小的弊端，因此，提升了整个电容器的能量密度。
综上，本发明采用层层组装的方法制备有序排列的致密结构RGO/MXene-H2SO4复合薄膜，在膜自组装过程中，同步将不挥发性液态电解液分子水平分布到电极材料表面，实现电极材料和电解液的充分接触。本发明具有方法简单、可设计性强、适用性广、良好的电化学性能等优点，将在电化学材料等领域有着广泛的应用前景。
附图说明
图1是RGO/MXene-H2SO4复合膜横截面的扫描照片；
图2a是MXene水分散液的制备流程图；
图2b是RGO/MXene-H2SO4复合膜的制备流程图；
图2c是RGO/MXene-H2SO4复合膜的光学照片；
图2d是RGO/MXene-H2SO4独立自支撑电极的光学照片；
图3a是层状结构MXene的扫描照片；
图3b是MXene水分散液的透射照片；
图4是RGO/MXene复合膜横截面的扫描照片；
图5a是RGO/MXene-H2SO4复合膜电极和RGO/MXene电极组装的超级电容器的循环伏安性能对比图；
图5b是RGO/MXene-H2SO4复合膜电极和RGO/MXene电极组装的超级电容器的横流充放电性能对比图；
图6是RGO/MXene-H2SO4组装的超级电容器不同扫描速率下的循环伏安曲线；
图7是RGO/MXene-H2SO4组装的超级电容器不同电流密度下的横流充放电曲线。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
(1)MXene水分散液的制备：
刻蚀：将塑料烧杯放入水浴锅中，向烧杯中加入10ml去离子水和10ml浓盐酸(12mol/L)，磁力搅拌10分钟，继续向烧杯中加入1g氟化锂，继续搅拌10分钟，待搅拌均匀后，缓慢加入1g Ti3AlC2，待所有物质搅拌均匀后，将烧杯用保鲜膜封住，55℃条件下，水浴加热24小时。整个过程在通风橱中操作。
分散：刻蚀完成后，刻蚀后的溶液在8000r/min转速下进行离心洗涤，直至中性。将洗涤后的沉淀物分散到200ml去离子水中，搅拌24小时，经30min超声，再经3500r/min离心，弃去沉淀即可得到层状结构MXene的水分散液。
(2)氧化石墨烯水分散液的制备：
在500ml烧杯中依次加入90ml浓硫酸、3g石墨，在常温下搅拌45分钟，在冰浴条件下加入1.5g NaNO3，继续搅拌45分钟，缓慢加入9g KMnO4继续搅拌45分钟，反应过程中，溶液会出现墨绿色。水浴，将烧杯在45℃下保温60分钟，去除水浴，继续冰浴，在冰浴条件下加入去离子水140ml，搅拌20分钟，去除冰浴后，继续在常温下加入200ml去离子水搅拌10分钟，向稀释的溶液中缓慢加入20ml过氧化氢，将12mol/L的浓盐酸和去离子水以10:1的比例配250ml的稀盐酸溶液，对初步氧化的石墨进行离心洗涤，离心时的转速为7500r/min。之后再水洗多次，直至溶液为中性，将得到的液体超声12小时至没有沉淀，4500r/min离心取上清液，得到二维层状氧化石墨烯水分散液。
(3)RGO/MXene-H2SO4电极的制备方法：
将浓度为5mg/ml的10ml MXene水分散液缓慢逐滴加入到浓度为10mg/ml的10ml氧化石墨烯水分散液中，加入10ml 0.5M硫酸，搅拌45分钟，混合均匀；然后将金属锌片浸润到上述混合均匀的溶液中静置1小时，这样在金属表面即可组装得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。将复合膜冲洗，去除表面物理粘附的石墨烯后，将附着有复合膜的锌片浸润到0.5M的硫酸中，使复合膜从锌表面剥离，继续用酸洗掉复合膜上多余的锌离子，即可得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。
(4)超级电容器的组装：
将RGO/MXene-H2SO4复合膜在40℃下干燥1小时处理后，裁剪得到电极片。将滤纸裁剪后用作隔膜，在硫酸中浸润，并将两个同样的电极片用隔膜隔开，贴合在一起，组装成超级电容器，其为三层结构。
实施例2
(1)MXene水分散液的制备：
刻蚀：将塑料烧杯放入水浴锅中，向烧杯中加入5ml去离子水和8ml浓盐酸(12mol/L)，磁力搅拌10分钟，继续向烧杯中加入0.8g氟化锂，继续搅拌15分钟，待搅拌均匀后，缓慢加入0.8g Ti3AlC2，待所有物质搅拌均匀后，将烧杯用保鲜膜封住，45℃条件下，水浴加热18小时。整个过程在通风橱中操作。
分散：刻蚀完成后，刻蚀后的溶液在7500r/min转速下进行离心洗涤，直至中性。将洗涤后的沉淀物分散到180ml去离子水中，搅拌20小时，经20min超声，再经3000r/min离心，弃去沉淀即可得到MXene的水分散液。
(2)氧化石墨烯水分散液的制备：
在500ml烧杯中依次加入70ml浓硫酸、1.8g石墨，在常温下搅拌35分钟，在冰浴条件下加入1g NaNO3，继续搅拌45分钟，缓慢加入7g KMnO4继续搅拌45分钟，反应过程中，溶液会出现墨绿色。水浴，将烧杯在35℃下保温45分钟，去除水浴，继续冰浴，在冰浴条件下加入去离子水120ml，搅拌20分钟，去除冰浴后，继续在常温下加入180ml去离子水搅拌10分钟，向稀释的溶液中缓慢加入20ml过氧化氢，将12mol/L的浓盐酸和去离子水以8:1的比例配220ml的稀盐酸溶液，对初步氧化的石墨进行离心洗涤，离心时的转速为7500r/min。之后再水洗多次，直至溶液为中性，将得到的液体超声8小时至没有沉淀，4500r/min离心取上清液，得到氧化石墨烯水分散液。
(3)RGO/MXene-H2SO4电极的制备方法：
将浓度为5mg/ml的5ml MXene水分散液缓慢逐滴加入到浓度为10mg/ml的7ml氧化石墨烯水分散液中，加入8ml 0.5M硫酸，搅拌35分钟，混合均匀；然后将金属锌片浸润到上述混合均匀的溶液中静置1小时，这样在金属表面即可组装得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。将复合膜冲洗，去除表面物理粘附的石墨烯后，将附着有复合膜的锌片浸润到0.5M的硫酸中，使复合膜从锌表面剥离，继续用酸洗掉复合膜上多余的锌离子，即可得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。
(4)超级电容器的组装：
将RGO/MXene-H2SO4复合膜在45℃下干燥0.5小时处理后，裁剪得到电极片。将滤纸裁剪后用作隔膜，在硫酸中浸润，并将两个同样的电极片用隔膜隔开，贴合在一起，组装成超级电容器，其为三层结构。
实施例3
(1)MXene水分散液的制备：
刻蚀：将塑料烧杯放入水浴锅中，向烧杯中加入6ml去离子水和9ml浓盐酸(12mol/L)，磁力搅拌15分钟，继续向烧杯中加入0.9g氟化锂，继续搅拌10分钟，待搅拌均匀后，缓慢加入0.9g Ti3AlC2，待所有物质搅拌均匀后，将烧杯用保鲜膜封住，50℃条件下，水浴加热20小时。整个过程在通风橱中操作。
分散：刻蚀完成后，刻蚀后的溶液在7700r/min转速下进行离心洗涤，直至中性。将洗涤后的沉淀物分散到190ml去离子水中，搅拌21小时，经30min超声，再经3500r/min离心，弃去沉淀即可得到MXene的水分散液。
(2)氧化石墨烯水分散液的制备：
在500ml烧杯中依次加入80ml浓硫酸、2.5g石墨，在常温下搅拌45分钟，在冰浴条件下加入1.3g NaNO3，继续搅拌40分钟，缓慢加入8g KMnO4继续搅拌45分钟，反应过程中，溶液会出现墨绿色。水浴，将烧杯在40℃下保温60分钟，去除水浴，继续冰浴，在冰浴条件下加入去离子水130ml，搅拌20分钟，去除冰浴后，继续在常温下加入190ml去离子水搅拌10分钟，向稀释的溶液中缓慢加入18ml过氧化氢，将12mol/L的浓盐酸和去离子水以9:1的比例配250ml的稀盐酸溶液，对初步氧化的石墨进行离心洗涤，离心时的转速为7800r/min。之后再水洗多次，直至溶液为中性，将得到的液体超声12小时至没有沉淀，4500r/min离心取上清液，得到氧化石墨烯水分散液。
(3)RGO/MXene-H2SO4电极的制备方法：
将浓度为5mg/ml的8ml MXene水分散液缓慢逐滴加入到浓度为10mg/ml的6ml氧化石墨烯水分散液中，加入12ml 0.5M硫酸，搅拌30分钟，混合均匀；然后将金属锌片浸润到上述混合均匀的溶液中静置1.5小时，这样在金属表面即可组装得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。将复合膜冲洗，去除表面物理粘附的石墨烯后，将附着有复合膜的锌片浸润到0.5M的硫酸中，使复合膜从锌表面剥离，继续用酸洗掉复合膜上多余的锌离子，即可得到RGO/MXene-H2SO4复合膜。
(4)超级电容器的组装：
将RGO/MXene-H2SO4复合膜在35℃下干燥2小时处理后，裁剪得到电极片。将滤纸裁剪后用作隔膜，在硫酸中浸润，并将两个同样的电极片用隔膜隔开，贴合在一起，组装成超级电容器，其为三层结构。
对比例1
为了证明电极在吸收电解液后对增强超级电容器的容量的效果，制备了未加硫酸电解液的电极。
RGO/MXene电极的制备方法：
将浓度为5mg/ml的10ml MXene水分散液缓慢逐滴加入到浓度为10mg/ml的10ml氧化石墨烯水分散液中，搅拌45分钟，混合均匀；然后将金属锌片浸润到上述混合均匀的溶液中静置1小时，这样在金属表面即可组装得到RGO/MXene复合膜。将复合膜冲洗，去除表面物理粘附的石墨烯后，将附着有复合膜的锌片浸润到0.5M的硫酸中，使复合膜从锌表面剥离，继续用酸洗掉复合膜上多余的锌离子，然后水洗、干燥，即可得到RGO/MXene复合膜。
实施例1中，以0.5M硫酸为电解液，隔膜使用的是直径为16mm的滤纸，电极材料的直径尺寸为12mm，将两电极用隔膜隔开，组装超级电容器，进行电化学测试。
对比例1中，除电极制备过程不加硫酸以及酸洗复合膜后的水洗、干燥步骤不同之外，其余步骤与实施例1相同。得到RGO/MXene复合膜之后，组装超级电容器，进行电化学测试。
具体参见说明书附图。其中，图1是RGO/MXene-H2SO4复合膜横截面的扫描照片；图2a是MXene水分散液的制备流程图；图2b是RGO/MXene-H2SO4复合膜的制备流程图；图2c是RGO/MXene-H2SO4复合膜的光学照片；图2d是RGO/MXene-H2SO4独立自支撑电极的光学照片；图3a是层状结构MXene的扫描照片；图3b是MXene水分散液的透射照片；图4是RGO/MXene复合膜横截面的扫描照片；图5a是RGO/MXene-H2SO4复合膜电极和RGO/MXene电极组装的超级电容器的循环伏安性能对比图；图5b是RGO/MXene-H2SO4复合膜电极和RGO/MXene电极组装的超级电容器的横流充放电性能对比图；图6是RGO/MXene-H2SO4组装的超级电容器不同扫描速率下的循环伏安曲线；图7是RGO/MXene-H2SO4组装的超级电容器不同电流密度下的横流充放电曲线。
由图5中所示的电容器的充放电和循环伏安曲线，可以清楚地看到，一步法加入硫酸的电极的性能得到了极大的改善。通过计算得知，实施例1电容器的电容与电极制备过程中不加硫酸的对比例1电容器的电容150F g-1相比，可以达到257F g-1。图6是超级电容器在不同扫描速率下的循环伏安曲线，扫描速度分别为10mV s-1，20mV s-1，50mV s-1，100mV s-1，200mV s-1，500mV s-1。图6显示：本发明制备的超级电容器的循环伏安曲线在检测的电势范围内近似为矩形，这表明典型的电容行为和低电阻性能。此外，对电容器在不同电流密度0.1-5.0A/g下进行了恒流充放电的测试，从图7可以看出，超级电容器的横流充放电曲线均呈三角形，表明在充电和放电过程中阳离子可逆性极高，这表明本发明制备的超级电容器的等效串联电阻EIS非常小；并且，在较高的电流密度下仍能较好的进行充放电，说明超级电容器的倍率性能较好。

Claims (10)

1.一种一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：先将氧化石墨烯水分散液和MXene水分散液混合，加入硫酸，混合均匀；再将金属锌片浸润到混合均匀的溶液中静置，在金属锌片表面得到RGO/MXene-H2SO4复合膜，剥离后得到RGO/MXene-H2SO4复合膜，即超级电容器柔性电极。
2.根据权利要求1所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：MXene的质量占氧化石墨烯与MXene总质量的10～40％。
3.根据权利要求1所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：硫酸的摩尔浓度为0.5～1mol/L。
4.根据权利要求1所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：MXene水分散液的制备过程如下，将去离子水和浓盐酸混合，加入氟化锂，混合均匀后，加入Ti3AlC2进行刻蚀，离心洗涤至中性，将洗涤后的沉淀物分散到去离子水中，经超声、离心，弃去沉淀得到MXene水分散液。
5.根据权利要求4所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：去离子水和浓盐酸的体积比为1:1～2，浓盐酸的浓度为12mol/L，氟化锂与Ti3AlC2的质量比为1～1.5:1～1.5，刻蚀温度为45～55℃，刻蚀时间为18～24小时。
6.根据权利要求1所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：氧化石墨烯水分散液的制备过程如下，将浓硫酸、石墨、硝酸钠、高锰酸钾混合，水浴保温，保温后，冰浴条件下加水稀释，之后加入过氧化氢，再经盐酸洗涤和去离子水洗涤后，超声，离心，取上清液得到氧化石墨烯水分散液。
7.根据权利要求6所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：浓硫酸、石墨、硝酸钠、高锰酸钾、过氧化氢的用量比例为：70～90:1.5～3:1～1.5:7～9:15～20，其中，浓硫酸、过氧化氢以ml计，石墨、硝酸钠、高锰酸钾以g计，浓硫酸浓度为18.4mol/L。
8.根据权利要求6所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的方法，其特征在于：保温温度为35～45℃，保温时间为50～70分钟。
9.一种权利要求1-8任一所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的应用，其特征在于：RGO/MXene-H2SO4复合膜经干燥、裁剪，得到柔性电极片；以在硫酸中浸润后的滤纸作为隔膜，并将两片相同的柔性电极片用隔膜隔开，最后贴合在一起，组装成超级电容器。
10.根据权利要求9所述的一步制备致密结构RGO/MXene-硫酸超级电容器柔性电极的应用，其特征在于：干燥温度为30～60℃。
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