[发明专利]一种采用蚀刻-球磨法制备TiO2

说明书

本发明公开一种采用蚀刻‑球磨法制备TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料的方法，涉及碳基复合纳米材料技术领域，包括以下步骤：(1)将10‑50g Ti₃AlC₂粉末在室温下，浸入100‑500mL质量浓度为20wt％的HF水溶液中，搅拌反应；(2)将步骤(1)中的产物用去离子水洗涤后，离心，直至溶液的pH值为6.5‑7，收集下层产物；(3)将步骤(2)中收集的下层产物倒入玛瑙罐中，进行球磨处理；(4)将球磨处理后的产物过筛，即制得TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料。本发明的有益效果在于：本发明中的制备方法采用低浓度HF(20wt％)，大大降低了实验风险，不使用插层剂等化学试剂，避免了实验的后处理步骤。

技术领域

本发明涉及碳基复合纳米材料技术领域，具体涉及一种采用蚀刻-球磨法制备TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料的方法。

背景技术

MXene作为一种新型二维纳米材料家族，吸引了越来越多的关注，正在快速发展着。目前研究的比较多的制备MXene的方法主要有三种：化学溶液法(HF和HCl+LiF刻蚀法)、高温氟化物熔融法、CVD法。

化学溶液法是将高浓度的HF或含氟类盐混合溶液对MAX相进行蚀刻处理，再进行超声、离心等手段制备得到MXene。高温氟化物熔融法是将MAX粉末与含氟的金属盐充分混合后，通入惰性气体，再高温加热，从而进行刻蚀反应生成MXene。CVD法是在高温条件下，在甲烷氛围中发生化学反应，生成大面积的连续的MXene薄膜。高温氟化物熔融法和CVD法相对于化学刻蚀法，对设备有一定要求，且成本高、工艺复杂。

专利CN108455611A以二甲基亚砜作为插层剂来制备二维层状MXene，但是由于二甲基亚砜的剧毒性要求人们寻找一种更为安全的制备方法。专利CN107324335A将Ti₃AlC₂粉末和HF溶液混合，随后加入二甲基亚砜，得到混合液。将混合液进行超声处理，超声完成后，接着在油浴条件下搅拌反应。所述超声处理与搅拌反应交替重复进行，这种方法虽然有效，但是过程繁琐，采用的HF浓度为50wt％浓度过高，危险性大而且用的插层剂带有剧毒。此外，上述方法制备的MXene稳定性差，在高温、有光、含氧、潮湿等环境下易发生氧化作用。专利CN104529455A的制备工艺采用先球磨、再蚀刻最后烘干的方法，使用的HF浓度较高，且工艺较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一在于现有技术中制备TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料的方法所需要的HF水溶液浓度较高，提供一种在低浓度HF水溶液条件下制备TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料的方法。

本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种采用蚀刻-球磨法制备TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料的方法，包括以下步骤：

(1)将10-50g Ti₃AlC₂粉末在室温下，分多次浸入100-500mL质量浓度为20wt％的HF水溶液中，搅拌反应24h；

(2)将步骤(1)中的产物用去离子水洗涤后，离心，直至溶液的pH值为6.5-7，收集下层产物；

(3)将步骤(2)中收集的下层产物倒入玛瑙罐中，放入玛瑙珠，进行球磨处理；

(4)将球磨处理后的产物过筛，即制得TiO₂/Ti₃C₂复合纳米材料。