一种二维Ti制造技术

本发明专利技术公开了一种二维Ti

A two-dimensional Ti

【技术实现步骤摘要】
一种二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法
本专利技术涉及一种MXenes材料的剥离方法，尤其涉及一种二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法，属于二维材料

技术介绍
二维晶体材料因独特的二维结构而具有优异的特性和功能。石墨烯是最典型的二维晶体，具有优异的性能，但是石墨烯并不是唯一的二维原子晶体材料，一些具有特殊性能包含其它元素的二维晶体日益受到科研工作者的关注。近年来，二维MXenes材料得到国内外学者的广泛研究。MXenes是一种结构与石墨烯类似的性能优异、种类繁多的新型二维晶体材料。它的化学式可表示为Mn+1Xn，n＝1、2、3，M为早期过渡金属元素，X为碳或氮元素。MXenes的典型特征为手风琴状。目前最常用的MXenes是Ti3C2TX和Ti2CTX。因为MXenes二维材料具有与石墨烯类似的结构，所以在储能、催化、吸附、超级电容器等领域有着非常广泛的应用潜力。MXenes是通过选择性刻蚀MAX中的A元素而制得。刻蚀A元素后，由于键合作用会形成M-A键、M-M键、M-X键。所以刻蚀后的MXenes为多层堆叠材料。M-X之间的成键具有共价键/金属键/离子键混合特征，而M-A之间的键合是靠金属键结合的。材料之间的作用力要比范德华力强很多，依靠传统的机械剥离方法很难将它们分开。所以目前常用的方法为超声液相剥离法，即用有机大分子对其进行插层处理，而后再经过长时间的超声分散剥离成少层的MXenes材料，虽然这种方法能达到剥离的效果，但此种方法超声时间很长，且能耗高。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法，以克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法，其包括：以有机碱对多层Ti3C2TX材料进行插层，获得插层后的多层Ti3C2TX材料，其中，所述有机碱包括三甲基苯基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的任意一种或两种以上的组合；将所述插层后的多层Ti3C2TX材料置于压力容器中，通过交变压力对所述插层后的多层Ti3C2TX材料进行剥离，获得二维Ti3C2TX纳米片。在一些实施例中，所述剥离方法具体包括：使包含多层Ti3C2TX材料、有机碱溶液、还原剂的均匀混合体系持续搅拌，获得插层后的多层Ti3C2TX材料。在一些实施例中，所述剥离方法具体包括：将搅拌后的均匀混合体系置入压力容器中，通过保压与泄压过程对所述插层后的多层Ti3C2TX材料进行剥离。进一步地，所述压力容器的最大压强为40Mpa。本专利技术实施例还提供了一种MXenes材料的剥离方法，其包括：以有机碱对多层MXenes材料进行插层，获得插层后的多层MXenes材料，其中，所述有机碱包括三甲基苯基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的任意一种或两种以上的组合；将所述插层后的多层MXenes材料置于压力容器中，通过交变压力对所述插层后的多层MXenes材料进行剥离，获得二维MXenes纳米片。与现有的剥离方法相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术提供了一种利用交变压力剥离Ti3C2TX片层的方法，替代了传统长时间剥离的方法，这种方法不仅得到纳米级厚度的Ti3C2TX纳米片，而且能起到高效剥离片层的作用；2)本专利技术提供的二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法实施工艺简单、流程可控，具有较强的推广和应用价值，而且无需加热、超声时间大大缩短，属于低能耗的制备方法。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术对比例1中插层后Ti3C2TX的SEM形貌图。图2是本专利技术实施例1中剥离的Ti3C2TX的SEM形貌图。图3是本专利技术实施例2中剥离的Ti3C2TX的SEM形貌图。图4是本专利技术实施例3中剥离的Ti3C2TX的SEM形貌图。图5a和图5b是本专利技术实施例3中剥离的Ti3C2TX的AFM形貌图。具体实施方式鉴于现有技术存在的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是通过交变压力作用，达到剥离Ti3C2TX的目的。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。本专利技术实施例的一个方面提供了一种二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法，其包括：以有机碱对多层Ti3C2TX材料进行插层，获得插层后的多层Ti3C2TX材料，其中，所述有机碱包括三甲基苯基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵(TMAOH)、四乙基氢氧化铵(TEAOH)、四丙基氢氧化铵(TPAOH)、四丁基氢氧化铵(TBAOH)等中的任意一种或两种以上的组合；将所述插层后的多层Ti3C2TX材料置于压力容器中，通过交变压力剥离方法对所述插层后的多层Ti3C2TX材料进行剥离，获得二维Ti3C2TX纳米片。进一步地，所述多层Ti3C2TX材料是通过交变压力的方法进行剥离。在一些实施例中，所述制备方法具体包括：使包含多层Ti3C2TX材料、有机碱溶液、还原剂的均匀混合体系持续搅拌，获得插层后的多层Ti3C2TX材料。在一些实施例中，所述多层Ti3C2TX材料的厚度为100～500nm。在一些实施例中，所述均匀混合体系中多层Ti3C2TX材料的浓度为5～10mg/ml。进一步地，所述制备方法具体包括：将有机碱溶于溶剂中，形成所述有机碱溶液。进一步地，所述有机碱溶液中有机碱的含量为5～10wt％。具体的，所述三甲基苯基氢氧化铵溶于甲醇中，浓度控制为5～10wt％。更进一步，所述三甲基苯基氢氧化铵溶于甲醇中，浓度控制为5～10％。且三甲基苯基氢氧化铵为一种新型的有机碱插层剂；所述混合溶液的Ti3C2TX浓度为5～10mg/ml。进一步地，所述溶剂仅限于甲醇。在一些实施例中，所述搅拌的速率为1000～1800r/min，所述搅拌的时间为20～30h。更进一步，所述搅拌的速率为1200～1600r/min；所述的搅拌时间为22～26h。本专利技术采用的是搅拌预先插层的方式，目的是让三甲基苯基氢氧化铵等有机碱在搅拌过程中充分进入Ti3C2TX的层间，减弱Ti-Ti，Ti-Al的结合力，为下一步的交变压力剥离做准备。进一步地，所述还原剂包括抗坏血酸，但不限于此。进一步地，所述多层Ti3C2TX材料与还原剂的质量体积比为20mg：(1～2ml)。在一些实施例中，所述制备方法具体包括：将搅拌后的均匀混合体系置入压力容器中，通过保压与泄压过程对所述插层后的多层Ti3C2TX材料进行剥离。进一步地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维Ti

【技术特征摘要】
1.一种二维Ti3C2TX纳米片的剥离方法，其特征在于包括：
以有机碱对多层Ti3C2TX材料进行插层，获得插层后的多层Ti3C2TX材料，其中，所述有机碱包括三甲基苯基氢氧化铵、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的任意一种或两种以上的组合；
将所述插层后的多层Ti3C2TX材料置于压力容器中，通过交变压力对所述插层后的多层Ti3C2TX材料进行剥离，获得二维Ti3C2TX纳米片。


2.根据权利要求1所述的剥离方法，其特征在于具体包括：使包含多层Ti3C2TX材料、有机碱溶液、还原剂的均匀混合体系持续搅拌，获得插层后的多层Ti3C2TX材料。


3.根据权利要求1或2所述的剥离方法，其特征在于：所述多层Ti3C2TX材料的厚度为100～500nm；和/或，所述均匀混合体系中多层Ti3C2TX材料的浓度为5～10mg/ml。


4.根据权利要求2所述的剥离方法，其特征在于包括：将有机碱溶于溶剂中，形成所述有机碱溶液；优选的，所述有机碱溶液中有机碱的含量为5～10wt％；优选的，所述溶剂为甲醇。


5.根据权利要求2所述的剥离方法，其特征在于：所述搅拌的速率为1000～1800r/min，优选为1200～1600r/min，所述搅拌的时间为20～30h，优选为22～26h；和/或，所述还原剂包括抗坏血酸；优选的，所述多层Ti3C2TX材料与还原剂的质量体积比为20mg：1～2ml。


6.根据权利要求2所述的剥离方法，其特征在于具体包括：将搅拌后的均匀混合体系置入压力容器中，通过保压与泄压过程对所述插层后的多层Ti3C2TX材...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文杰，陈俊丰，成浩，吴杨敏，吴英豪，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33