[发明专利]一种超稳定Ti3

说明书

本发明公开了一种超稳定Ti₃C₂悬浮液的制备方法，包括以下步骤：向Ti₃AlC₂悬浮液中加入柠檬酸钠制备得到。

技术领域

本发明涉及二维过渡金属碳化物技术领域，具体涉及一种超稳定Ti₃C₂悬浮液的制备方法。

背景技术

在MAX相中MX原子层和A原子层交替排列，去掉A层的MXene（二维过渡金属碳化物）中MX层的电子排布必然发生改变。这就使得MX拥有了与MAX相不同的电子特性。Ti₃C₂作为一种新型的二维层状类石墨烯材料，具有优良的电学特性、光学特性、力学性能和磁学性能。因此，Ti₃C₂片的特殊结构和特性使它在锂离子电池、钠离子电池、超级电容器、新型传感器等电能储存和转化领域作为自支撑材料具有很好的应用前景。虽然MXene具有如此多的优异性能，但它同时也具有一些自身结构带来的缺陷，这些不足严重制约MXene的进一步广泛应用。例如，目前Ti₃C₂纳米片已经成为研究电池、超级电容器和催化材料的热点，但是大量的工作都局限于少量非稳定纳米片的合成与制备。所以提升MXene材料的稳定性对其性能的探索和研究具有非常重要的意义，因此，前人对MXene在水溶液中的稳定性进行了研究。Mashtalir等发现多层Ti₃C₂在未去除氧气的亚甲基蓝水溶液中存储三个月后，表面有钛锐矿型和金红石型两种类型的二氧化钛生成。另外发现分层Ti₃C₂在氩气保护的水中和未去除氧气的水中存储两周时间，前者保持黑色不变，而后者转变为墨绿色，表明分层MXene在未去除氧气的水中发生了氧化。Ying等也发现分层的Ti₃C₂水溶液在烧杯中放置三个月后完全转变成金红石型TiO₂。这些结果均表明水溶液不是储存MXene的良好介质，所以提升MXene材料的稳定性对其性能的探索和研究具有非常重要的意义。

发明内容

本发明提供一种超稳定Ti3C2悬浮液的制备方法，以溶液作为介质保存Ti₃C₂，能够提升Mxene材料的稳定性。

本发明采用的技术方案如下所述：

一种超稳定Ti₃C₂悬浮液的制备方法，包括以下步骤：

向Ti₃C₂悬浮液中加入柠檬酸钠制备得到。

作为一种优选技术方案，柠檬酸钠的浓度为0.005~0.01g/ml。

作为一种优选技术方案，柠檬酸钠与悬浮液的比例为1:3。

作为一种优选技术方案，Ti₃C₂悬浮液的制备包括以下步骤：

（1）以Ti₃AlC₂陶瓷粉为原料，在水浴中对其进行刻蚀；

（2）调整上述溶液pH值，使得上层清液为中性；

（3）取出下层粉末继续进行离心分散、超声剥离得到Ti₃C₂纳米悬浮液。

作为一种优选技术方案，以400目的Ti₃AlC₂陶瓷粉体为原料。

作为一种优选技术方案，刻蚀剂为36wt%浓度的盐酸和LiF; 盐酸与LiF与Ti₃AlC₂陶瓷粉体的比为30ml:1.89g：1.5g。

作为一种优选技术方案，水浴刻蚀温度为40℃，时间为24h。