一种二维钛铝碳粉体的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二维钛铝碳粉体的制备方法，首先将Ti

A preparation method of two-dimensional titanium aluminum carbon powder

【技术实现步骤摘要】
一种二维钛铝碳粉体的制备方法
本专利技术涉及一种制备二维MAX相粉体的方法，具体涉及一种二维钛铝碳粉体的制备方法。
技术介绍
MAX相是一类三元层状化合物的统称，也是Mn+1AXn的简写形式。MAX相是一种新型可加工陶瓷粉体材料，其中M代表一类早期过渡金属元素，A代表第三或者第四主族元素，X代表C或N元素。据报道，MAX相材料具有高屈服强度、高热稳定性、良好的抗氧化性能、较高的弹性模量和剪切模量以及高温塑性等优良性能；同时MAX相材料也和金属材料一样具有优良的导电导热性能，较低的硬度，有着良好的可加工性。此外，由于MAX相材料的结构特性，还使其拥有类似二硫化钼和石墨的自润滑性能，已成为自润滑材料、高温结构材料、电极电刷材料等的重要发展方向，近年来引起国内外科研机构的广泛关注。目前，已经有超过60种的MAX相被开发出来，根据n的取值，MAX相也可以被命名为211相、312相、413相及其他相，其中具有代表性的MAX相材料有Ti3AlC2和Ti2AlC等，也是目前研究最多的MAX相材料。尽管对Ti3AlC2材料已有较多的研究，但都集中在三维尺度材料的制备及性能研究等方面，而未见对制备二维的Ti3AlC2材料的研究，目前对Ti3AlC2粉体的研究仅限于利用化学的方法除去Al而得到二维的Ti3C2材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二维钛铝碳粉体的制备方法，以克服现有技术存在的缺陷，本专利技术通过物理剪切、离心处理和真空干燥的过程得到二维Ti3AlC2粉体，具有操作简单易行、重复性强和成本低的特点。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种二维钛铝碳粉体的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将Ti3AlC2粉体和无机盐溶液混合，得到Ti3AlC2的初始混合液；步骤2：采用剪切设备对Ti3AlC2的初始混合液进行剪切，得到剪切后的混合液；步骤3：对剪切后的混合液进行离心处理，然后将上清液倒掉再加入去离子水，如此反复清洗至上清液为中性；步骤4：将离心出来的沉淀物真空干燥，然后研磨成粉末状即得二维Ti3AlC2粉体。进一步地，步骤1中的无机盐溶液为ZnCl2溶液。进一步地，步骤1中的无机盐溶液浓度为8～38mg/mL。进一步地，步骤1中Ti3AlC2粉体与无机盐的摩尔比为1:(2～8)。进一步地，步骤2中的剪切速率为4500rpm～8500rpm，剪切时间为15min～55min。进一步地，步骤3中的离心转速为2500rpm～5500rpm。进一步地，步骤4中干燥温度为60℃，时间为12h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术以Ti3AlC2粉体为原料制备二维Ti3AlC2粉体，操作简单易行，所用设备均为本领域常规仪器，工艺周期短，对工艺环境的要求较低，成本低廉，重复性强的特点，适用于锂离子电池负极材料和电催化催化剂等领域，这种二维超薄的Ti3AlC2材料，比表面积进一步增大，拥有比Ti3AlC2块体材料具有更优异的电化学性能；同时，这种二维超薄的Ti3AlC2材料在吸波领域具有极大的潜力。考虑到Ti3AlC2的层与层之间的结合力很强，故以ZnCl2溶液为无机盐溶液，其目的是让无机盐溶液和Ti3AlC2粉体之间产生强作用力，从而粉体的剥离能降低，此外这些极性溶剂(即无机盐溶液)可以使纳米片稳定存在。附图说明图1是本专利技术将Ti3AlC2粉体和ZnCl2溶液按不同摩尔比混合得到的二维Ti3AlC2纳米片的SEM图，其中(a)为Ti3AlC2粉体和ZnCl2的摩尔比为1:2得到的二维Ti3AlC2纳米片的SEM图，(b)为Ti3AlC2粉体和ZnCl2的摩尔比为1:4得到的二维Ti3AlC2纳米片的SEM图，(c)为Ti3AlC2粉体和ZnCl2的摩尔比为1:6得到的二维Ti3AlC2纳米片的SEM图，(d)为Ti3AlC2粉体和ZnCl2的摩尔比为1:8得到的二维Ti3AlC2纳米片的SEM图。具体实施方式下面对本专利技术的实施方式做进一步详细描述：一种二维钛铝碳粉体的制备方法，包括如下步骤：步骤1：将Ti3AlC2粉体和无机盐溶液混合，制备Ti3AlC2的初始混合液，其中，Ti3AlC2粉体与无机盐的摩尔比为1:(2～8)；无机盐溶液为ZnCl2溶液且其浓度为8～38mg/mL；步骤2：采用高速剪切乳化仪以4500rpm～8500rpm的剪切速率对步骤1的初始混合液剪切15min～55min，得到剪切后的混合液；步骤3：以2500rpm～5500rpm的转速对步骤2得到的混合液进行离心处理，然后将上清液倒掉再加入去离子水，如此反复清洗至上清液为中性；步骤4：将离心出来的沉淀物置于真空干燥箱中60℃下干燥12h，然后用研钵将沉淀物研磨成粉末状即得二维Ti3AlC2相粉体。下面结合实施例对本专利技术做进一步详细描述：实施例1步骤1：将Ti3AlC2粉体和无机盐溶液混合，制备Ti3AlC2的初始混合液，其中，Ti3AlC2粉体与无机盐的摩尔比为1:2；无机盐溶液为ZnCl2溶液，且无机盐溶液的浓度为8mg/mL；；步骤2：采用高速剪切乳化仪以6000rpm的剪切速率和20min剪切时间对步骤1的初始混合液进行剪切，得到剪切后的混合液；步骤3：以5500rpm的转速对步骤2得到的混合液进行离心处理，然后将上清液倒掉再加入去离子水，如此反复清洗至上清液为中性；步骤4：将离心出来的沉淀物置于真空干燥箱中60℃下干燥12h，然后用研钵将沉淀物研磨成粉末状即得二维Ti3AlC2粉体。实施例2步骤1：将Ti3AlC2粉体和无机盐溶液混合，制备Ti3AlC2的初始混合液，其中，Ti3AlC2粉体与无机盐的摩尔比为1:4；无机盐溶液为ZnCl2溶液，且无机盐溶液的浓度为15mg/mL；步骤2：采用高速剪切乳化仪以8500rpm的剪切速率和15min剪切时间对步骤1的初始混合液进行剪切，得到剪切后的混合液；步骤3：以2500rpm的转速对步骤2得到的混合液进行离心处理，然后将上清液倒掉再加入去离子水，如此反复清洗至上清液为中性；步骤4：将离心出来的沉淀物置于真空干燥箱中60℃下干燥12h，然后用研钵将沉淀物研磨成粉末状即得二维Ti3AlC2粉体。实施例3步骤1：将Ti3AlC2粉体和无机盐溶液混合，制备Ti3AlC2的初始混合液，其中，Ti3AlC2粉体与无机盐的摩尔比为1:6；无机盐溶液为ZnCl2溶液，且无机盐溶液的浓度为25mg/mL；步骤2：采用高速剪切乳化仪以8500rpm的剪切速率和55min剪切时间对步骤1的初始混合液进行剪切，得到剪切后的混合液；步骤3：以3000rpm的转速对步骤2得到的混合液进行离心处理，然后将上清液倒掉再加入去离子水，如此反复清洗至上清液为中性；步骤4：将离心出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维钛铝碳粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：将Ti

【技术特征摘要】
1.一种二维钛铝碳粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：将Ti3AlC2粉体和无机盐溶液混合，得到Ti3AlC2的初始混合液；
步骤2：采用剪切设备对Ti3AlC2的初始混合液进行剪切，得到剪切后的混合液；
步骤3：对剪切后的混合液进行离心处理，然后将上清液倒掉再加入去离子水，如此反复清洗至上清液为中性；
步骤4：将离心出来的沉淀物真空干燥，然后研磨成粉末状即得二维Ti3AlC2粉体。


2.根据权利要求1所述的一种二维钛铝碳粉体的制备方法，其特征在于，步骤1中的无机盐溶液为ZnCl2溶液。


3.根据权利要求1所述的一种二维钛铝碳粉体的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，李涛，刘一卓，张利锋，原晓艳，郭守武，霍京浩，王晓飞，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61