[发明专利]一种二碳化三钛MXene的制备方法

说明书

本发明公开了一种二碳化三钛MXene的制备方法，其包括有步骤：(1)备料：称取一定重量的Ti₃AlC₂粉体置于耐腐蚀容器中；(2)刻蚀：向所述耐腐蚀容器中加入NaF、HCl和DMSO的混合液，搅拌2～20h，得到悬浊液；(3)分离：将所述悬浊液离心分离，取下层的悬浮物；(4)清洗：将所述悬浮物用去离子水和乙醇交替洗涤，得到Ti₃C₂固体；(5)干燥：将在所述Ti₃C₂固体进行干燥，得到二碳化三钛MXene粉体。本发明的二碳化三钛MXene的制备方法，替换了有剧毒的氢氟酸，反应温和，易于控制；所制备得到的二碳化三钛MXene具有较大的层间距和较大的比表面积。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，尤其涉及一种Ti₃C₂的二维晶体的制备方法。

背景技术

二维晶体材料可分为石墨烯基材料和类石墨烯材料两大类。石墨烯基材料是指包括石墨烯在内的官能团化的石墨烯材料，例如氟化石墨烯、氧化石墨烯。类石墨烯材料则是指具有石墨烯结构，包含其他元素的二维原子晶体或化合物，例如单原子层的六方BN、MoS₂等。

大部分的二维晶体材料是通过化学刻蚀或机械剥离等方法剥离层间结合力较弱(范德华力)的三维层状前驱物得到的，而剥离层间结合力较强的三维层状化合物似乎是不可能的。但是，2011年Naguib和Barsoum等利用氢氟酸(HF)选择性刻蚀掉三维层状化合物Ti₃AlC₂中的Al原子层得到具有类石墨烯结构的二维原子晶体化合物Ti₃C₂。2012年他们采用同样的方法刻蚀若干与Ti₃AlC₂具有类似结构的陶瓷材料MAX相(Ti₂AlC、Ta₄AlC₃、(Ti_0.5,Nb_0.5)2AlC、(V_0.5,Cr_0.5)3AlC2和Ti₃AlCN)，成功的制备出了Ti₂C、Ta₄C₃、(Ti_0.5,Nb_0.5)2C、(V_0.5,Cr_0.5)3C₂、Ti₃CN等相应的二维过渡金属碳化物或碳氮化物。这种具有类石墨烯结构的新型二维晶体化合物被命名为MXene。

然而，传统氢氟酸腐蚀法制备出的Ti₃C₂二维晶体的层间距较小，进而其比表面面积也较小，导致其各方面的材料性能还不够优异，进而其应用前景受到较大的局限；同时，氢氟酸有剧毒且腐蚀过程不易控制，通过传统氢氟酸腐蚀法来制备Ti₃C₂二维晶体难以进行大规模的应用。

发明内容

针对以上现有技术所存在的问题，本发明的目的是提供一种二碳化三钛MXene的制备方法，替换了有剧毒的氢氟酸，反应温和，易于控制；所制备得到的二碳化三钛MXene具有较大的层间距和较大的比表面积。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种二碳化三钛MXene的制备方法，其包括有步骤：(1)备料：称取一定重量的Ti₃AlC₂粉体置于耐腐蚀容器中；(2)刻蚀：向所述耐腐蚀容器中加入NaF、HCl和DMSO的混合液，搅拌2～20h，得到悬浊液；(3)分离：将所述悬浊液离心分离，取下层的悬浮物；(4)清洗：将所述悬浮物用去离子水和乙醇交替洗涤，得到Ti₃C₂固体；(5)干燥：将在所述Ti₃C₂固体进行干燥，得到二碳化三钛MXene粉体。