[发明专利]一种MAX相层状化合物

说明书

本发明公开了一种新的MAX相层状化合物，其分子式为V₂SnC；V₂SnC的空间群为P6₃/mmc，晶格常数为：原子位置为：V(4f)(1/3，2/3，0.0744(4))，Sn(2d)(2/3，1/3，1/4)，C(2a)(0，0，0)。

技术领域

本发明涉及一种新的MAX相层状化合物，具体涉及一种新的三元层状化合物V₂SnC。

背景技术

在上世纪60年代，Nowotny等人发现了一个三元层状化合物家族，称为H相或Hagg相。这类三元层状化合物的分子式为M_n+1AX_n（n = 1、2、3），简称为MAX相，其中M为过渡族金属元素，A为主族元素，X为C或N元素。其中MAX相的晶体结构为六方结构，通过M₆X八面体和A原子层间隔堆垛组成的典型结构。至今，MAX家族成员的数量已经超过了70种，其中发现的M₂AX相（也称为211相或H-相，n=1）已超过了50种；将近16种M₃AC₂被确定（也称为312相，n=2）；五种M₄AX₃被发现（V₄AlC₃，Nb₄AlC₃，Ta₄AlC₃，Ti₄AlN₃，Ti₄SiC₃，Ti₄GeC₃）。此外，Hu等人发现了双A层MAX相：Mo₂Ga₂C；最近Chen等人发现了双MA层MAX相：Nb₃As₂C；这都进一步扩大了MAX家族的数量和种类。这些新型三元层状陶瓷材料兼备了金属和陶瓷的性能，既具有金属材料的优异性能，如在常温下有良好的导电性能、导热性能、良好的抗热震性、易加工性以及高温塑性；又具有陶瓷材料的优异性能，如高的屈服强度、高熔点、高热稳定性、高温强度以及良好的抗氧化性能和耐腐蚀性能。由于MAX相陶瓷以上优异的性能，使得其在工程领域具有广泛的应用前景和实用潜力。

早在60年代早期和70年代，Nowotny等人首次报道M₂SnC相（其中M=Ti，Zr，Hf和Nb），这些三元碳化物的合成制备是通过把组成元素粉体，以适当的摩尔比例均匀混合后，在真空石英管中加热到800℃，并保温数百个小时合成制备的。到了20世纪90年代末，由Barsoum等人通过热等静压烧结法，在1325℃温度和50MPa压强下，烧结制备出致密单相多晶的M₂SnC块体，并测试其性能（其中电导率范围为2.4×10⁶到14×10⁶（Ω.m）^-1；硬度范围为3-5Gpa）。M₂SnC相优良的导电性以及塑性，使得这种材料在高铁电触头，轴承和其他功能复合材料大有作为。特别是Ti₂SnC的高电导率，可作为金属和聚合物的增强电导体材料，对于研发清洁无毒的电触头材料，取代Ag/CdO，有很深远的应用前景。目前，M₂SnC相仅有四种被发现，而它的这些特有的性能潜力，促使我们寻找新的M₂SnC相成员。

发明内容

本发明目的在于提供一种新的MAX相层状化合物V₂SnC及其制备方法， V₂SnC是纳米层状结构的三元过渡金属碳化物陶瓷，属于MAX相中的211相或H-相，也是在V-Sn-C系统中第一个被发现及其制备的三元层状碳化物。该新相的发现与成功制备，不仅扩大了M₂SnC相家族的数量，而且为合成高纯块体研究该MAX相材料的各种性能有着极其重要的参考价值，并为其他新相的合成提供了新的方法和思路。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：