[发明专利]一种Cr2

说明书

本发明涉及一种Cr₂AlC/MXene复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）金属陶瓷MAX的制备：将M、Al、C粉末混合，通过高温无压烧结制得块体，所述M为过渡金属；（2）MXene的制备：将步骤（1）中制得的MAX块体磨粉，使用盐酸与氟化锂混合液或氢氟酸腐蚀，多次清水洗涤腐蚀产物，然后放入真空干燥箱中干燥成粉末得到MXene粉体；（3）Cr₂AlC/MXene复合材料的制备：经步骤（2）中制得的MXene粉体与Cr₂AlC陶瓷粉体进行混合，放入球磨罐中，加入无水乙醇湿混，再将混过的料采用旋转蒸发仪干燥，即得。该材料将原本在水环境中生产的多层MXene与Cr₂AlC材料复合起来，形成Cr₂AlC/Mxene复合材料，Cr₂AlC/Mxene复合材料弯曲强度、断裂韧性显著提高，力学性能优异。

技术领域

本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种Cr₂AlC/MXene复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着石墨烯的发现与其独特的物理、化学性能，掀起了二维晶体的研究热潮。二维层状纳米化合物是一种类石墨烯结构的材料，由于比表面积高的特性使其具有多种优异的性能，除石墨烯外，还有过渡族金属二硫化物、金属氧化物等。近年，Barsoum等利用氢氟酸选择性刻蚀掉三维层状化合物MAX中的Al原子得到具有类石墨烯结构的二维晶体化合物并命名为MXene。其化学式为M_n+1X_n，n=1、2、3，M为早期过渡金属元素，X为碳/氮元素。MXene的前驱体为MAX是一种兼具金属与陶瓷的优越性能的三元层状结构，M、X、n与上述一样，A为主族元素，目前已知MAX相有60多种，通过刻蚀可以制备大量具有特殊性能的MXene，这对于二维晶体材料的制备与研究有重要意义。

三元层状陶瓷M_n+1AX_n(其中：M为过渡族元素；A为ⅢA或ⅣA族元素；X是C或N；n=1，2，3；简称MAX)是一系列新型可加工陶瓷材料，兼具金属和陶瓷的优点，既具有陶瓷材料的耐高温、抗氧化和强度高的特性，又具有金属的高导电、导热、易加工以及塑性等特性，因而有着广泛的应用前景。随着航空、航天事业的发展，开发出用于特殊条件下的新型功能、结构陶瓷显得尤为迫切。三元层状陶瓷具有特殊的金属和陶瓷的性能，其复合材料具有广泛的应用前景，因此，开发制备出新型的三元层状陶瓷复合材料具有极其重要的意义。

现阶段MXene的制备是在水环境中进行的，由于MXene表面的化学活性极高，难以长时间保存。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能优异的三元层状陶瓷复合材料，该材料将原本在水环境中生产的多层MXene与Cr₂AlC材料复合起来，形成Cr₂AlC/Mxene复合材料，Cr₂AlC/Mxene复合材料弯曲强度、断裂韧性显著提高，力学性能优异。

本发明所采取的技术方案为：一种Cr₂AlC/MXene复合材料的制备方法，包括以下步骤

（1）金属陶瓷MAX的制备：将M、Al、C粉末混合，通过高温无压烧结制得块体，所述M为过渡金属；

（2）MXene的制备：将步骤（1）中制得的MAX块体磨粉，使用盐酸与氟化锂混合液或氢氟酸腐蚀，多次清水洗涤腐蚀产物，然后放入真空干燥箱中干燥成粉末得到MXene粉体；

（3）Cr₂AlC/MXene复合材料的制备：经步骤（2）中制得的MXene粉体与Cr₂AlC陶瓷粉体进行混合，放入球磨罐中，加入无水乙醇湿混，再将混过的料采用旋转蒸发仪干燥，即得。

进一步的，所述M为Ti、Nb、V、Cr或Ta中的一种或多种。