[发明专利]一种MXene衍生钙钛矿水泥基压电复合材料及制备方法与应用

权利要求书

1.一种MXene衍生钙钛矿晶体在水泥基压电复合材料中的应用，其特征在于，所述MXene衍生钙钛矿晶体由KNbO₃和BaTiO₃按照质量比1:1组成，所述应用具体为：

（1）将MXene衍生钙钛矿晶体KNbO₃、BaTiO₃各5g和硫铝酸盐水泥10g干法混合均匀，丙酮为助磨剂，球磨20分钟后，干燥去除丙酮，得混合粉体；

（2）向步骤（1）所得的混合粉体中加水，加水量为混合粉体重量的8%，均匀混合，将混合料在40MPa压力下压制成圆片状，放入湿度100%的环境中水化1天后，干燥即得MXene衍生钙钛矿晶体水泥基压电复合材料；

（3）干燥后得到的MXene衍生钙钛矿晶体水泥基压电复合材料的圆片两面涂银电极，在4kV直流电压下在硅油中极化20分钟，极化温度为120℃；将极化后的圆片包覆锡箔，在80℃中放置12小时老化，极化后的MXene衍生钙钛矿水泥基复合材料的压电常数为181pC/N；

所述KNbO₃的制备过程为：

MXene相Nb₂C制备：取100g Nb₂AlC粉末浸入1000mL质量分数为48%的浓HF溶液中，并在50℃下搅拌48h；经HF处理后，用去离子水冲洗所得悬浮液，并在4800rpm下离心3min将沉淀粉末从上清液中分离；重复洗涤过程，直至上清液pH值到6；然后用乙醇将沉淀的粉末取出，并在80℃下干燥，得到Nb₂C粉末；

KNbO₃的制备：取4.2g制备的Nb₂C粉末添加到300mL质量分数为45%的KOH水溶液中；在50℃下剧烈搅拌30分钟后，加入40g SDS表面活性剂，得到反应混合物，将反应混合物密封在450mL的聚四氟乙烯内衬不锈钢高压釜中，并在190℃下加热48小时；冷却至室温后，用蒸馏水和乙醇洗涤多次，然后在80℃真空干燥箱放置12小时，得到MXene衍生钙钛矿KNbO₃；

所述BaTiO₃的制备过程为：

MXene相Ti₃C₂制备：取10g Ti₃AlC₂粉末缓慢加入到200mL含有9M HCl和10g LiF的混合溶液中，在35℃下磁力搅拌24h；反应结束后，加入大量去离子水稀释，在3500rpm离心5min后倒去上层清液，再加去离子水离心，重复3～7次，直至pH值为6，最后一次离心后上层清液应是黑绿色，这标志着Ti₃C₂的成功合成；

BaTiO₃的制备：取6g制备的Ti₃C₂粉末添加到500mL质量分数为3.85%的Ba(OH)₂水溶液中；在55℃下剧烈搅拌30分钟后，加入50g SDS表面活性剂，将反应混合物密封在500mL的不锈钢高压釜中，并在190℃下加热48小时；反应完成后冷却至室温，用蒸馏水和乙醇洗涤多次，然后在80℃真空干燥12小时，得到MXene衍生钙钛矿BaTiO₃。