[发明专利]一种金属基复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

步骤(1)，将具有M_n+1AX_n的结构式的化合物进行粉碎研磨至粒径≤100μm，之后将其置于耐腐蚀性容器中，向容器中加入酸性刻蚀液，刻蚀除去A元素，得到具有M_n+1X_n的结构式的多层MXene材料；

步骤(2)，使用溶剂冲洗步骤(1)中得到的多层MXene材料以去除残余杂质，之后将其真空干燥，待其干燥后分散在分散液中，向分散液中施加机械能使得多层MXene材料的片层解离，之后将解离后的产物进行过滤、干燥处理，得到寡层MXene材料；

步骤(3)，将步骤(2)中得到的寡层MXene材料分散在挥发性有机溶剂中，超声处理使其分散均匀，得到MXene材料分散液；

步骤(4’)，将金属基底作为工作电极浸没在步骤(3)中得到的MXene材料分散液中，使用惰性电极作为对电极，在两个电极之间施加电压进行电化学吸附镀膜，镀膜完毕后得到所述金属基复合材料；

步骤(3)中所述的有机溶剂中还包括聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括聚甲基丙烯酸、聚乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯腈中的任意一种或至少两种的混合物；

步骤(4’)所述电化学吸附镀膜过程中还包括参比电极，所述参比电极为银电极、饱和甘汞电极、氢电极中的任意一种；

所述金属基复合材料包括金属基底以及直接包覆在所述金属基底表面的MXene材料膜层；

所述MXene材料具有M_n+1X_n(Ts)的结构式；

所述MXene材料通过将具有M_n+1AX_n的结构式的化合物置于腐蚀性溶液中去除A元素的原子得到，其中，M、A、X分别为三种不同的元素，n为正整数，Ts为MXene材料表面的封端基团，所述MXene材料中的封端基团Ts为带负电的烷氧基团；

所述包覆在金属基底表面的MXene材料膜层的厚度为5nm～150nm；

所述MXene材料膜层中MXene材料片层的层数为1～5层。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包覆在金属基底表面的MXene材料膜层的厚度为10nm～100nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MXene材料中的M为第ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族中的任意一种或至少两种金属元素，X为碳和/或氮元素，所述具有M_n+1AX_n的结构式的化合物中的A为铝、砷、镓、锗、铟、磷、硫、铅、锡中的任意一种或至少两种元素。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MXene材料中的n选自1、2或3。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MXene材料中的M元素为钛、铬、锰、钒、钨、钪、铌、锆中的任意一种或至少两种元素。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述MXene材料中的M元素为钛和/或铌。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述MXene材料为表面附着有封端基团Ts的Sc₂C、Sc₂N、Ti₃C₂、Ti₂C、Ti₄N₃、Ti₂N、Ti_3/2Nb_1/2C、Nb₂C、Nb₂N、Ti₃CN、V₂C、V₂N、Cr₂C、(Cr_2/3Ti_1/3)₃C₂中的任意一种或至少两种的混合物。