一种二维Cr2C及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种二维Cr2C及其制备方法，其中，制备方法包括如下步骤：步骤S1，提供Cr2(AlLi)C固溶体；步骤S2，使所述Cr2(AlLi)C固溶体中的AlLi去合金化，生成所述二维Cr2C。根据本发明专利技术的制备方法，区别于污染严重、高成本的酸刻蚀法，可以选择清洁环保的水、碱金属卤化物的水溶液、甲醇或甲醇水溶液等作为反应物，具有环保、经济、高效的特点；此外，通过使用不同的蚀刻液，可以选择制备二维Cr2C的官能团的种类；此外，根据本发明专利技术实施例的制备方法制备得到的二维Cr2C，其厚度更小，可以得到寡层Cr2C烯，还可以得到手风琴状的二维Cr2C。C。C。

【技术实现步骤摘要】
一种二维Cr2C及其制备方法


[0001]本专利技术属于新材料
，具体涉及一种二维Cr2C及其制备方法。

技术介绍

[0002]MAX相是一种三元层状化合物，其中M为过渡族金属元素，A为IIIA或VIA族元素，X为C或者N。它既具有类似金属材料的较高的导电性、导热性和一定的高温塑性，又兼有陶瓷的高模量、低密度和优异的摩擦学性能。
[0003]MXene是MAX相经过HF选择性刻蚀A位原子得到的新型二维材料。MXene除了具有传统二维材料的优异性能，且其特殊的量子效应使其还有高导电性、良好的润滑性及电磁性等特殊性能，这使得MXene在学界引起了广泛的关注，已被广泛地应用于能量存储、催化、润滑、传感器、水净化和复合材料等领域，并取得了一定的效果和进展。MXene既可以直接作为双电层电容器电极材料，也可作为导电基质与其他赝电容材料进行复合，制备出混合电容器电极材料。
[0004]其中，二维Cr2C类石墨烯材料被预测具有铁磁性，使得其具有极好的应用价值，包括电子器件、磁性液体、磁储材料等领域。然而迄今为止，二维Cr2C类石墨烯材料的制备方法鲜有报道，仅有的报道是通过HF刻蚀方法进行制备的，然而该制备方法存在工艺复杂、污染大、耗能高、危险性大等问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种新的、清洁的、高效的、便宜的、环保的二维Cr2C的制备方法。
[0006]本专利技术的目的还在于提供一种单层多、缺陷少的二维Cr2C材料。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]根据本专利技术第一方面，提供一种二维Cr2C的制备方法，包括如下步骤：
[0009]步骤S1，提供Cr2(AlLi)C固溶体；
[0010]步骤S2，使所述Cr2(AlLi)C固溶体中的AlLi去合金化，生成所述二维Cr2C。
[0011]进一步地，所述步骤S1包括：
[0012]步骤S11，按照Cr:Al:C的摩尔比2：(1.2
‑
1.6)：1称取Cr粉、AlLi合金粉和石墨粉；
[0013]步骤S12，将各种原料混合，得到混合粉体；
[0014]步骤S13，将所述混合粉体压制成坯体；
[0015]步骤S14，将所述坯体烧结，得到所述Cr2(AlLi)C固溶体。
[0016]进一步地，所述AlLi合金粉中Li的原子百分比为10％
‑
60％。
[0017]进一步地，所述步骤S12包括：
[0018]将步骤S11称取的各种原料放入球磨机中，以球料比(2
‑
20)：1的比例，以转速90
‑
300rpm球磨5
‑
12小时；
[0019]将球磨后的粉体用20
‑
400目的筛子过筛，得到所述混合粉体。
[0020]进一步地，所述步骤S13包括：
[0021]将所述混合粉体铺放于冷压模具的底部，其厚度为10
‑
20mm，在120
‑
200MPa条件下进行冷压，得到所述坯体。
[0022]进一步地，所述步骤S14包括：
[0023]在真空或惰性气体气氛下，以5
‑
20℃/min的升温速率升温至1200
‑
1400℃，并保温5
‑
20min，得到所述Cr2(AlLi)C固溶体。
[0024]进一步地，所述步骤S2包括：
[0025]将所述Cr2(AlLi)C固溶体分散于蚀刻液中，以使所述Cr2(AlLi)C固溶体的AlLi发生水解反应从而进行AlLi去合金化，生成所述二维Cr2C。
[0026]其中，所述蚀刻液包括水、碱金属卤化物的水溶液、甲醇或甲醇水溶液，所述碱金属卤化物包括氟化钠、氟化钾、氯化钠、氯化钾中的任意一种或多种。
[0027]进一步地，所述制备方法还包括如下步骤：
[0028]步骤S3，将所述步骤S2的反应液静置2
‑
4小时，提取其中的上清液以及底部浊液；
[0029]步骤S4，对所述上清液进行抽滤，得到二维Cr2C粗品。
[0030]更进一步地，所述制备方法还包括如下步骤：
[0031]步骤S5，在所述二维Cr2C粗品中加入氟化钠的水溶液，此后进行水洗，得到二维Cr2C材料，所述二维Cr2C材料为寡层的二维Cr2C。
[0032]更进一步地，所述制备方法还包括如下步骤：
[0033]步骤S6，对所述底部浊液进行抽滤，并在抽滤得到的沉淀物中加入氟化钠的水溶液，此后进行水洗，得到二维Cr2C混合材料，所述二维Cr2C混合材料包括手风琴状的二维Cr2C和寡层的Cr2AlC。
[0034]根据本专利技术的第二方面，提供上述第一方面任意实施例的制备方法制备得到的二维Cr2C。
[0035]本专利技术的上述技术方案至少具有如下有益效果之一：
[0036]根据本专利技术的制备方法，区别于污染严重、高成本的酸刻蚀法，可以选择清洁环保的水、碱金属卤化物的水溶液、甲醇或甲醇水溶液等作为反应物，具有环保、经济、高效的特点；
[0037]在二维Cr2C制备方法上，通过使用不同的蚀刻液，可以人为选择制备二维Cr2C的官能团的种类，例如，在使用水、甲醇或甲醇水溶液作为蚀刻液时，可以使得得到的二维Cr2C修饰有OH
‑
官能团；在使用氟化钠水溶液作为蚀刻液时，则能够使得得到的二维Cr2C修饰有OH
‑
、F
‑
官能团；在使用氯化钠水溶液作为蚀刻液时，则能够使得得到的二维Cr2C修饰有OH
‑
、Cl
‑
官能团；
[0038]根据本专利技术实施例的制备方法，在制备Cr2(AlLi)C的原材料选择上，可以选择工业制备的AlLi合金，不必考量其AlLi合金纯度，使得其制备成本显著下降，具有经济优势；
[0039]此外，根据本专利技术实施例的制备方法制备得到的二维Cr2C，其厚度更小，可以得到寡层Cr2C烯，还可以得到手风琴状的二维Cr2C。
附图说明
[0040]图1示出了Cr2(AlLi)C固溶体以及不同实施例制备得到的二维Cr2C的XRD图谱；
[0041]图2示出了Cr2(AlLi)C固溶体的扫描电镜图；
[0042]图3示出了根据本专利技术实施例的二维Cr2C的扫描电镜图，其中，(a)示出了实施例1得到的二维Cr2C的扫描电镜图，(b)示出了实施例2得到的二维Cr2C的扫描电镜图。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本专利技术的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维Cr2C的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，提供Cr2(AlLi)C固溶体；步骤S2，使所述Cr2(AlLi)C固溶体中的AlLi去合金化，生成所述二维Cr2C。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：步骤S11，按照Cr:Al:C的摩尔比2：(1.2
‑
1.6)：1称取Cr粉、AlLi合金粉和石墨粉；步骤S12，将各种原料混合，得到混合粉体；步骤S13，将所述混合粉体压制成坯体；步骤S14，将所述坯体烧结，得到所述Cr2(AlLi)C固溶体。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述AlLi合金粉中Li的原子百分比为10％
‑
60％。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S12包括：将步骤S11称取的各种原料放入球磨机中，以球料比(2
‑
20)：1的比例，以转速90
‑
300rpm球磨5
‑
12小时；将球磨后的粉体用20
‑
400目的筛子过筛，得到所述混合粉体。5.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述步骤S13包括：将所述混合粉体铺放于冷压模具的底部，其厚度为10
‑
20mm，在120
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200MPa条件下进行冷压，得到所述坯体。6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S14包括：在真空或惰性气...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄振莺，李学，胡文强，王弘杰，于群，庄慰慈，吴友波，周洋，李世波，李翠伟，于文波，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：