[发明专利]一种M位二元的MAX相材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种M位二元的MAX相材料、其制备方法及应用。所述MAX相材料的分子式表示为(M_x,M′_y)_n+1AX_n，0x1,0y1，x+y＝1，其中M、M′分别为Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn或Y元素，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，X为C和/或N元素，n为1、2、3或4。本发明无繁琐工艺易实现，组分可根据需求与应用调控相关元素，既扩充了MAX相材料体系成员，也为获得更多的M位二元的二维MXenes材料提供了可能，且该MAX相材料超高温、生物医学和能源等领域有潜在应用前景。

技术领域

本发明涉及一种复合无机材料，具体涉及一种M位二元的MAX相材料及其制备方法与应用，属于材料技术领域。

背景技术

MAX相材料是一类纳米层状三元化合物，分子式为M_n+1AX_n，其中M为III B、IV B、VB、VI B族的前过渡金属元素，A主要为ⅢA和ⅣA族元素，X为碳和/或氮，n＝1～3。MAX相材料的晶体呈六方对称性，空间群为P63/mmc，其晶胞由M_n+1X_n单元与A原子面交替堆垛而成。

MAX相的M位固溶，可以很好的使MAX相发生特定的晶格畸变，例如Nb和Sn的加入会降低晶格的菱形畸变，而Sn的加入则增加了八面体畸变。这一特点促使MAX相晶格结构在一定程度上可随元素调控而得到可控的改变，可得到新的有序结构，这也导致晶体结构的立体效应，从而提高相纯度。除此之外，M位固溶产生的晶格畸变提升了MAX相的强度、断裂韧性、自修复等性能。其高热导，高熔点，较好的耐蚀性，良好的生物相容性以及良好的电化学性能等，使M位二元-A位Sn元素MAX相在超高温、生物医学和能源等领域具有较大发展潜力。

但目前对于M位二元、A位为Sn的MAX相材料尚未有文献报道。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种M位二元的MAX相材料、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种M位二元的MAX相材料，所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(M_x,M′_y)_n+1AX_n，0x1,0y1，x+y＝1，其中M、M′分别包括Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，X为C、N元素中的任意一种或两种的组合，n为1、2、3或4。

本发明实施例还提供了一种制备前述M位二元的MAX相材料的方法，其包括：熔盐法、热压法、放电等离子体烧结法等方法中的至少一种。

本发明实施例还提供了一种M位二元的MAX相材料的制备方法，其包括：

将M和/或含M材料、M′和/或含M′材料、A和/或含A材料、X和/或含X材料、无机盐按(0.01～3.99):(0.01～3.99):1:(1～3):(0～10)的摩尔比混合，并将所获混合物于惰性气氛中在800℃～1700℃高温反应180～420min，再后处理获得M位二元的MAX相材料；

所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(M_x,M′_y)_n+1AX_n，0x1,0y1，x+y＝1，其中M、M′分别包括Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，X为C、N元素中的任意一种或两种的组合，n为1、2、3或4。