[发明专利]一种二维过渡金属硼化物材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种二维过渡金属硼化物材料、其制备方法及应用。所述二维过渡金属硼化物材料的分子式表示为MB或M_nB_2n‑2，M选自前过渡金属Mn、W，或者Mn、W与Cr、Fe、Mo的任意两种及以上的组合，B为硼元素，n为2、3或4。该二维过渡金属硼化物具有四方晶系结构，空间群为Cmmm。本发明还提供了前述二维过渡金属硼化物材料通过MAB相在稀碱溶液刻蚀的制备的方法。本发明提供的二维过渡金属硼化物材料的层状材料具有磁性可调、导热、电导、多活性位点等一系列优点，通过调控M位元素的含量、位置和种类来调控其结构和性质；并且，制备工艺简单易操作，在吸波、储能、催化等领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种无机材料，具体涉及二维过渡金属硼化物材料及其制备方法与应用，属于材料技术领域。

背景技术

MBenes是一类新型的二维过渡金属硼化物材料，同二维过渡金属碳(氮)化物MXenes类似，MBenes纳米片理论上也可以通过对母相MAB相(M指过渡金属元素，A为主族元素，B为硼)的A位进行化学刻蚀，配合后续的物理剥离获得【J.Mater.Chem.A,2017,5:23530–23535；Chem.Mater.,2017,29:8953-8957】。目前已经合成MAB相有20余种，包括MoAlB、WAlB、Fe₂AlB₂、Cr₂AlB₂、Mn₂AlB₂、Cr₃AlB₄、Cr₄AlB₆、(Mo_x,Cr_1-x)AlB、(Mo_x,W_1-x)AlB、(Fe₂,Cr_2-x)AlB₂等。其中，当n＝1时，如MoAlB和WAlB空间群为Cmcm，其晶体结构由M₂B₂亚晶体结构同2层的Al原子层交替堆垛而成。当n＝2-4时，通式可以表示为Mn_AB_2n-2，空间群为Cmmm，其晶体结构由M_nB_2n-2和1层的Al原子层交替堆垛而成【J.Am.Chem.Soc.,2018,140:8833-8840】。目前关于MBenes的研究还比较少，虽然理论上已经预测了Fe₂B₂、Mn₂B₂、Cr₂B₂等的结构稳定性，然而实验上仅有对Cr₂AlB₂进行化学刻蚀的报道，以及对MoAlB相中Al原子层的部分刻蚀的报道。