[發明專利]一種二氧化鈦/二維層狀碳化鈦復合材料的低溫制備法有效

申請號：	201410816407.1	申請日：	2014-12-23
公開（公告）號：	CN104529455A	公開（公告）日：	2015-04-22
發明（設計）人：	朱建鋒;湯祎;楊晨輝;王芬;肖丹;王子婧;王鑫	申請（專利權）人：	陜西科技大學
主分類號：	C04B35/56	分類號：	C04B35/56;C04B35/46;C04B35/626;B82Y30/00
代理公司：	西安智大知識產權代理事務所 61215	代理人：	韓暢
地址：	710021 陜西省***	國省代碼：	陜西;61
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種氧化二維層狀碳化復合材料低溫制備
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于納米功能材料制備技術領域，特別涉及一種二氧化鈦/二維層狀碳化鈦復合材料的低溫制備法。

背景技術

三元層狀陶瓷材料Ti₃AlC₂和石墨結構上有著相似之處。緊密堆積的過渡金屬原子Ti的八面體層被一平面層Al原子分隔，且每三層就有一Al原子層，Ti八面體中心為碳原子，Ti與C原子之間形成八面體，C原子位于八面體的中心，Ti原子和C原子之間為強共價鍵結合，使得材料具有高彈性模量；而Ti原子和Al族平面之間為弱結合，與石墨層間范得華力的弱鍵結合相似，使得材料具有層狀結構和自潤滑性。

Ti₃AlC₂是一種特殊的金屬與陶瓷之間的復合物，同時兼具有金屬和陶瓷的優良性能。這類化合物既具有金屬性能，在常溫下，有很好的導熱性能和導電性能，有較低的維氏顯微硬度和較高的彈性模量和剪切模量，可以進行機械加工，并在較高溫度下具有塑性；同時又具有陶瓷的性能，有較高的屈服強度，高熔點，高熱穩定性和良好的抗氧化性。

二維層狀納米碳化物是一種類石墨烯結構的材料，超薄二維納米片由于其獨特的形貌結構、較小的顆粒尺寸、較大的表面體積比和原子級的層片厚度而具有超強的催化性能、光伏性能和電化學性能，在功能陶瓷、光催化、鋰離子電池、太陽能電池、生物傳感器等方面得到了廣泛的應用。

納米二氧化鈦具有十分寶貴的光學性質，在汽車工業及諸多領域都顯示出美好的發展前景。納米二氧化鈦具有很高的化學穩定性、熱穩定性、無毒性等，被廣泛應用于抗紫外材料、光催化觸媒、鋰電池等中。

周等人制備石墨烯基二氧化鈦納米復合材料并研究了其光催化活性，實驗結果表明，石墨烯基二氧化鈦的光催化活性明顯增強；Michael?Naguib等人采用水熱和快速氧化等方法制備出了TiO₂/graphite納米復合材料，并表明其在鋰離子電池、光催化等方面的性能都優于單一的二維納米MXene-Ti₃C₂。

因此，銳鈦礦型二氧化鈦/二維層狀納米碳化鈦(MXene-Ti₃C₂)復合材料，將有望在光催化、廢水處理、鋰離子電池、超級電容器、生物傳感器等領域有很好的應用。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種二氧化鈦/二維層狀碳化鈦復合材料的低溫制備法，將Ti₃AlC₂在HF酸中進行化學刻蝕，使Al被選擇性刻蝕掉，形成一種二維層狀材料MXene-Ti₃C₂，然后低溫氧化處理，在二維層狀材料MXene-Ti₃C₂上負載TiO₂，使層狀材料的比表面積增大，并且使材料具有光催化降解、親生物性，形貌多樣等特性，因此，TiO₂/MXene-Ti₃C₂納米復合材料的性能更優于單一的MXene-Ti₃C₂，其應用將更加廣泛。