【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米复合材料制备领域，具体是一种溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法。
技术介绍
1、氧化铝陶瓷材料具有质量轻、模量高、耐高温和耐磨损等诸多优异性能，可广泛应用于航空航天、运输、建筑等国民经济各个领域。氧化铝等先进陶瓷材料作为现代高端装备所需的重要关键材料之一，备受各国关注。mxene作为一种新型二维纳米材料，具有优异的力学性能和大的比表面积，是理想的增强陶瓷的材料。
2、目前，研究人员利用球磨法混合mxene和氧化铝颗粒，制备mxene/氧化铝复合材料。然而，由于范德华力的作用，传统球磨工艺使得二维mxene纳米片在氧化铝陶瓷基体中易团聚、分散不均匀、纳米片易被破坏、制备工艺复杂且耗时。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法。
2、本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
3、(1)制备水分散的氧化铝溶胶和mxene水溶液；
4、(2)将水分散的氧化铝溶胶和mxene水溶液混合均匀，实现溶液纳米级混合，得到均匀的mxene-氧化铝混合液；
5、(3)将mxene-氧化铝混合液进行快速完全冻结，快速完全冻结使得体系不发生相分离或沉降；
6、(4)mxene-氧化铝混合液完全冻结后，进行真空冷冻
7、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
8、(1)首先制备氧化铝溶胶和mxene水溶液，再将两者进行溶液纳米级混合得到mxene-氧化铝混合液；再混合液快速完全冻结，再真空冷冻干燥使混合液中的溶剂升华，获得mxene-氧化铝纳米复合粉末。
9、(2)本专利技术能实现溶液分子级混合mxene和氧化铝，避免了球磨工艺的问题。氧化铝溶胶中的氧化铝是水合态，已经达到纳米级别；mxene和氧化铝均能稳定在水溶液中，两者能够在水溶液中进行充分混合，实现溶液纳米级混合，不需要用尺度远大于纳米级别的氧化铝颗粒与mxene进行球磨，提高了纳米增强体的利用效率。
10、(3)mxene增强了晶粒之间的界面结合强度，加之溶液纳米级混合mxene和氧化铝，使本专利技术得到的材料的力学性能得到大幅提升，制备了高力学性能的材料，其在航空航天、运输、建筑等领域具有广泛应用前景。
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1.一种溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(1)中，水分散的氧化铝溶胶的质量分数为10～30wt％；MXene水溶液的浓度为2～5mg/ml。
3.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(1)中，水分散的氧化铝溶胶的制备方法是：将异丙醇铝粉溶解于去离子水中，再将溶液pH调节至3～4，然后在70～80℃的恒温条件下搅拌12～15h进行水化反应，得到水分散的氧化铝溶胶；
4.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(1)中，MXene水溶液采用Ti3C2Tx的MXene水溶液；
5.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(2)中，MXene-氧化铝混合液中，MXene水溶液的溶质的质量为氧化铝溶胶的溶质的质量的0.5～3％。>
6.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(2)中，混合采用机械搅拌；机械搅拌的时间为4～6h，转速为800～1000rpm。
7.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(3)中，快速完全冻结是在低于-70℃的环境中处理至多30min。
8.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(4)中，利用冷冻干燥机冻干，压强小于1Pa，温度为-40～-60℃，冻干3～4天。
9.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，该方法还包括步骤(5)：将MXene-氧化铝纳米复合粉末利用热压烧结工艺制备MXene-氧化铝纳米复合材料。
10.根据权利要求9所述的溶液纳米级混合制备MXene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(5)中，热压烧结工艺为：烧结温度为1300～1500℃，升温速率为5～10℃/min，加压压力为20～30MPa，热压烧结时间为1～3h。
...【技术特征摘要】
1.一种溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(1)中，水分散的氧化铝溶胶的质量分数为10～30wt％；mxene水溶液的浓度为2～5mg/ml。
3.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(1)中，水分散的氧化铝溶胶的制备方法是：将异丙醇铝粉溶解于去离子水中，再将溶液ph调节至3～4，然后在70～80℃的恒温条件下搅拌12～15h进行水化反应，得到水分散的氧化铝溶胶；
4.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(1)中，mxene水溶液采用ti3c2tx的mxene水溶液；
5.根据权利要求1所述的溶液纳米级混合制备mxene-氧化铝纳米复合粉末的方法，其特征在于，步骤(2)中，mxene-氧化铝混合液中，mxene水溶液的溶质的质量为氧化铝溶胶的溶质的质量的0.5～3％。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄传进，程业红，魏强，赵丽滨，胡宁，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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