[发明专利]一种过量铝改良MAX相陶瓷的前驱体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种过量铝改良MAX相陶瓷的前驱体及其制备方法，涉及Ti₃AlC₂、Ti₂AlC前驱体以及二维Ti₃C₂、Ti₂C MXene材料，属于纳米材料技术领域。该材料中的MAX相以TiH₂为Ti源，通过调整TiH/Al/TiC、TiH/Al/TiC的摩尔比（其中加入的Al过量），制备出高稳定性的二维Ti₃C₂和Ti₂C纳米片。

技术领域

本发明属于二维纳米材料技术领域，具体涉及一种过量铝改良MAX相陶瓷的前驱体及其制备方法。

背景技术

随着MXene研究范围的扩大，通过探索新的合成路线和加工方法以提高MXene的质量来提高其性能的研究也在不断发展。近年来，已经使用了许多种方法来合成Ti₃AlC₂或Ti₂AlC粉末，块体或薄膜。原料使用最广泛的组合包括Ti/Al/C，Ti/Al/TiC，Ti/Al/C/TiC，TiH₂/Al/TiC，TiH₂/Al/C。已报道的方法大多数使用金属钛粉作为钛源。钛粉价格昂贵，从而导致了Ti₃AlC₂或Ti₂AlC的高成本。TiH₂粉末是制造金属Ti粉末的中间产品，并且比Ti粉末便宜。使用TiH₂粉末制造Ti₃AlC₂时，较长的退火时间对于初步去除TiH₂中的氢至关重要。另外，该脱氢过程在合成产物中引起许多孔，可用来制造多孔Ti-Al-C陶瓷。

另外，MXene目前存在最需要解决的问题是其在水溶液中会快速氧化，一般储存在水性介质中时不会超过连续几周。在这里，为解决MXene在水溶液中会快速氧化的问题，我们对MAX相前体进行改良。通过调整原料的摩尔比，保证Al过量，过量的铝会导致化学计量和结晶度得到改善的M_n+1AlX_n晶粒的产生，这种方法制备的MXene具有明显改善的抗氧化性，延长了其水溶液的保存时间和其稳定性。

Yury Gogotsi在题目为“改进MAX相用于环境稳定且高导电性Ti₃C₂ MXene的合成”文章中报道了一种通过控制TiC、Ti和Al粉的比例改进MAX相从而合成稳定Ti₃C₂的方法。

河南理工大学在申请公布号为CN110256083A的中国专利中提供了一种以TiH₂为钛源的Ti₂AlN陶瓷粉体及其制备方法。

法国国家航空航天研究院在申请公布号为CN107257866A的中国专利中提供了金属陶瓷材料及制造这种材料的方法。

北京交通大学在申请公布号为CN100395361C的中国专利中提供了一种Cu/Ti₃AlC₂复合材料及其浸渗烧结制备方法。

中国科学院金属研究所在申请公布号为CN103086742A的中国专利中提供了导电Ti₃AlC₂蜂窝陶瓷及其制备方法和用途。

哈尔滨工业大学在申请公布号为 CN110846538A的中国专利中提供了一种Ti₂AlC增强铝基复合材料及其制备方法。

发明内容