[发明专利]Ti2

说明书

本发明公开了一种Ti₂N MXene纳米材料的制备方法，该方法包括：将Ti₂AlN、路易斯酸、熔融盐研磨并均匀混合，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行退火处理，得到退火后的第一混合粉末；利用过硫酸铵对退火后的第一混合粉末洗涤，经离心、干燥后，得到Ti₂N MXene。

技术领域

本发明涉及无机纳米材料制备领域，尤其涉及一种Ti₂N MXene纳米材料的制备方法。

背景技术

MAX相是一类三元的层状化合物，通式为M_n+1AX_n(n＝1,2,3)，其中M代表过渡金属元素；A代表主族元素；X代表碳元素或氮元素。对MAX相材料进行选择性刻蚀A层原子后，通过剥离能够得到新的二维MXene材料。该类材料具有多样的电学、磁学、热电性能以及优异的电化学、重金属离子吸附等特性，在储能材料、催化储氢等领域存在广阔的应用前景。

目前，主要通过利用氢氟酸对A层进行选择性刻蚀，以得到对应的氮化物MXene，这种方法不仅危险，且难以实现。因此，亟需开发新的将Ti₂AlN刻蚀成Ti₂N的制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种Ti₂N MXene纳米材料的制备方法，该方法产率高，且容易大规模生产。

本发明提供一种Ti₂N MXene纳米材料的制备方法，包括：将Ti₂AlN、路易斯酸、熔融盐研磨并均匀混合，得到第一混合粉末；对第一混合粉末进行退火处理，得到退火后的第一混合粉末；利用过硫酸铵对退火后的第一混合粉末洗涤，经离心、干燥后，得到Ti₂N MXene。

在一些实施例中，Ti₂AlN、路易斯酸、熔融盐的摩尔比为1:3:4。

在一些实施例中，路易斯酸包括以下之一：氯化铁、氯化铜、氯化钴。

在一些实施例中，熔融盐包括氯化钾和氯化钠的混合物，氯化钾和氯化钠的摩尔比为1:1。

在一些实施例中，对第一混合粉末进行退火处理包括：在氩气氛围下，对第一混合粉末材料进行退火处理。

在一些实施例中，对第一混合粉末进行退火处理的退火温度为450℃～550℃，退火时长为1～2h。

在一些实施例中，过硫酸铵的浓度为0.1～0.5mol/L。

本发明提供一种利用上述制备方法得到的Ti₂N MXene纳米材料。

本发明提供一种将上述Ti₂N MXene纳米材料应用在锂离子电池负极中的方法，该方法包括：将Ti₂N Mxene、导电炭黑、粘结剂混合均匀，得到第二混合粉末；在第二混合粉末中加入N-甲基吡咯烷酮，研磨后得到活性物质浆料；将活性物质浆料刮涂在铜箔上，干燥后切成电极片，作为锂离子电池负极使用。

在一些实施例中，Ti₂N MXene、导电炭黑、粘结剂的摩尔比为7:2:1。

在一些实施例中，粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯。

本发明提供一种Ti₂N MXene纳米材料的制备方法，利用路易斯酸在预设温度下刻蚀Ti₂AlN，制备得到Ti₂N MXene。本发明制备过程简单，使用的原料来源广泛、价格便宜，生产成本低；并且无需用到氢氟酸等高危险的化学试剂，制备过程安全，对环境无害。

另外，本发明制备的Ti₂N Mxene在用于锂离子电池负极材料时表现出优异的倍率性能和循环性能。