[发明专利]二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料及其制备方法

权利要求书

1.一种二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料，其特征在于：所述三维多孔MX烯网络由二维MX烯纳米片通过化学键或超分子力相互连接构筑而成，并且具有三维交联多孔结构；

所述二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法如下：

(1)将MAX相材料与刻蚀剂按一定的配比混合均匀；

(2)将步骤(1)的混合物料在搅拌或振荡条件下反应1-96h后，分离、洗涤、干燥得到手风琴状二维MX烯；

(3)将步骤(2)得到的手风琴状MX烯材料与一定浓度的碱溶液按一定的配比混合均匀；

(4)将步骤(3)的手风琴状MX烯与碱溶液的混合物料在保护气氛下，搅拌或振荡条件下反应0.5-240h后，分离、洗涤、干燥得到三维多孔MX烯网络。

2.根据权利要求1所述二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料，其特征在于：M为过渡金属元素，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc或Mo中的一种或多种；X为C或N元素中的一种或两种；M：X的比例为2:1、3:2或4:3。

3.根据权利要求1或2所述二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

(1)将MAX相材料与刻蚀剂按一定的配比混合均匀；

(2)将步骤(1)的混合物料在搅拌或振荡条件下反应1-96h后，分离、洗涤、干燥得到手风琴状二维MX烯；

(3)将步骤(2)得到的手风琴状MX烯材料与一定浓度的碱溶液按一定的配比混合均匀；

(4)将步骤(3)的手风琴状MX烯与碱溶液的混合物料在保护气氛下，搅拌或振荡条件下反应0.5-240h后，分离、洗涤、干燥得到三维多孔MX烯网络。

4.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)的MAX相中M为过渡金属元素，包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc或Mo中的一种或多种；A为Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、TI或Pb中的一种或多种；X为C或N元素中的一种或两种。

5.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)刻蚀剂为氢氟酸，或LiF与HCl的混合液；所述氢氟酸质量分数为10-60％；所述混合液中LiF与HCl的浓度比为1mol/L：2.36mol/L。

6.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中刻蚀剂为氢氟酸时，MAX与氢氟酸质量比为1:130～140；刻蚀剂为LiF与HCl混合液时，MAX与混合液质量比为1:10～13。

7.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中分离、洗涤、干燥，具体为：反应完的混合物料采用离心或抽滤方法分离，分离得到的物料用高纯水或去离子水洗涤，洗涤得到的物料通过真空干燥或自然晾干去除水分，真空干燥温度不高于100℃。

8.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的碱溶液为氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水溶液中的一种或两种及以上混合液。

9.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的碱溶液的浓度为0.1～15mol/L。

10.根据权利要求3所述二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中手风琴状MX烯与碱溶液的质量比为1:1～500。

11.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)保护气氛具体为氩气、氮气、氦气中的一种或多种混合气氛。

12.根据权利要求3所述的二维金属碳化物基三维多孔MX烯网络材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中分离、洗涤、干燥，具体为：反应完的混合物料采用离心或抽滤方法分离，分离得到的物料用高纯水或去离子水洗涤，洗涤得到的物料通过真空干燥或自然晾干去除水分，真空干燥温度不高于100℃。