[发明专利]基于Ti2

说明书

基于Ti₂AlC制备不同形貌钛酸盐的方法，将Ti₂AlC粉末与一定浓度和质量的碱液混合搅拌，在一定的温度条件下进行水热反应一段时间，所得产物过滤，洗涤，干燥，得到不同形貌的钛酸盐，一方面碱可以与钛层反应形成钛酸盐，同时碱可以和Al层反应利于Al的去除，从而实现结构的重塑，最终形成钛酸盐和碳的复合材料，能够制备不同形貌的钛酸盐，所制备的钛酸盐形貌可控、尺寸均匀、分散性较好，具有方法简单、形貌可控、易于重复的特点。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，特别涉及一种基于Ti₂AlC 制备不同形貌钛酸盐的方法。

背景技术

MAX相是一种三维层状晶体，通常表示为M_n+1AX_n(n＝1，2，3)，其中M代表过渡金属元素，A主要为第三或第四主族元素，X为碳元素或氮元素。常见的MAX相有Ti₃AlC₂、Ti₂AlC。对Ti₃AlC₂、Ti₂AlC 进行选择性刻蚀Al层可对应得到层状Ti₃C₂、Ti₂C，这种钛基的层状材料由于合适的层间距，低的工作电压以及化学稳定性成为电化学方面的研究热点，其显微形貌决定电化学性能表现。常见碱化法制备钛酸盐以钛酸四丁酯、四氯化钛为钛源，此外文献1[Acs Nano,2017, 11(5).]Dong等基于Ti₃C₂通过加入H₂O₂、NaOH或KOH水热氧化制备出钛酸盐纳米带，进步拓展了钛酸盐的制备，将其应用于新型钠离子电池和钾离子电池表现出优异的性能。文献2[Advanced Energy Materials,2017,7(18).]Zou等直接将Ti₃SiC₂作为前驱体通过KOH水热处理得到一种核壳结构，通过后续的还原处理进一步提升其电化学性能。文献3[Nano Energy,2018,46:20-28.]Huang等通过 Ti3C2-MXene在室温下搅拌进行转化反应，制备了生长在二维Ti₃C₂纳米片上的一维非晶态Na_0.23TiO₂纳米带的夹心状Na_0.23TiO₂/Ti₃C₂复合材料。由一维超薄纳米带、二维导电纳米片和三维三明治结构组成的夹心状Na_0.23TiO₂/Ti3C₂复合材料表现出优异的电化学性能。以上技术多为两步法，相较于一步法，工艺流程较为复杂。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于 Ti₂AlC制备不同形貌钛酸盐的方法，能够制备不同形貌的钛酸盐，具有方法简单、形貌可控、易于重复的特点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

基于Ti₂AlC制备不同形貌钛酸盐的方法，步骤如下：

将粒径小于48μm的Ti₂AlC粉末与浓度为0.5～50mol/L的碱液混合搅拌，Ti₂AlC粉末与碱液的质量比为1：(150～570)，在120～200℃温度条件下进行水热反应4～24h，所得产物过滤，洗涤，干燥，得到不同形貌的钛酸盐。

所制备的钛酸盐形貌为柱状、棒状以及片状。

所述碱液的浓度在42～50mol·L^-1，Ti₂AlC粉末与碱液的质量比为1：(504～570)，在120～200℃温度条件下进行水热反应4h～ 24h，所得产物过滤，洗涤，干燥，可得到的柱状钛酸盐。