[发明专利]过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti3C2膜纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：二维层状Ti₃AlC₂纳米材料的制备；

按照专利ZL201310497696.9的方法合成二维层状Ti₃AlC₂纳米材料；

步骤二：二维层状Ti₃C₂纳米片水溶液的制备；

1)取0.5-4g的二维层状Ti₃AlC₂纳米材料用含5-12mol/L的HCl和0.03-0.1mol/L的LiF的混合溶液在25-50℃水浴加热5-48h得到剥离Al层的风琴状Ti₃C₂结构；

2)将风琴状Ti₃C₂材料，在1000-5000rpm/min的转速下离心洗涤直至pH为5-7；

3)取上述离心洗涤后的Ti₃C₂材料加入超纯水稀释至Ti₃C₂质量的50-1000倍，抽真空至0.01MPa并超声0.5-5h，得到单层或多层的Ti₃C₂纳米片水溶液；

步骤三：高柔性自支撑的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜纳米复合材料的制备；

1)取0.1-100g质量浓度为50％的过渡金属氧化物盐水溶液(过渡金属盐水溶液选自Mn、Co、Ni、Fe、Cu和V的一种或多种)缓慢滴加到步骤二的含有3-3000mg的Ti₃C₂的水溶液中，于25-70℃搅拌1-48h，并在频率为40-100Hz，超声分散0.5-8h；

2)利用真空抽滤的方法把上述液体抽滤成膜，在30-120℃真空干燥得到产物并剥离；

3)将Ti₃C₂膜切割成0.5-5cm²的膜，并以1-4℃/min的升温速率自室温升至200-900℃惰性气氛下保温1-3h进行热处理，随炉冷却至室温得到过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜纳米复合材料。

2.根据权利要求1所述的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述的过渡金属氧化物盐水溶液为Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V的一种或多种混合物。

3.一种如权利要求1所述的制备方法制成的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜纳米复合材料，其特征在于：过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜复合材料由负载过渡金属氧化物纳米颗粒的二维层状Ti₃C₂纳米片组成，且层片厚度为5-10nm。

4.根据权利要求3所述的过渡金属氧化物纳米颗粒掺杂的二维层状Ti₃C₂膜纳米复合材料，其特征在于：过渡金属氧化物纳米颗粒为Mn、Co、Ni、Fe、Cu、V的一种或多种金属的金属氧化物。