[發(fā)明專利]一種二維CrB納米陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810140682.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-11
• 公開（公告）號(hào): CN108483459B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張志力;張海明;周延春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B35/04
• 分類號(hào): C01B35/04
• 代理公司: 北京衛(wèi)平智業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11392
• 代理人: 謝建玲;郝亮

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種二維CrB納米陶瓷材料(如圖3所示)及其制備方法。所述二維CrB陶瓷材料是一種具有納米片層狀微觀形貌，片層厚度在20?100nm之間，并具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)性能的二維過(guò)渡金屬硼化物，所述制備方法是一種應(yīng)用稀鹽酸溶液侵蝕掉Cr₂AlB₂粉體中的Al元素，制備出具有納米片層狀微觀結(jié)構(gòu)的二維CrB陶瓷材料的方法。該方法首先以Cr粉、B粉(或CrB粉)和Al粉為原料，按設(shè)計(jì)比例混合，經(jīng)1100?1200℃高溫反應(yīng)制備出Cr₂AlB₂粉體，然后將Cr₂AlB₂粉體浸沒(méi)在稀鹽酸中侵蝕2?10h，經(jīng)去離子水清洗并干燥后制得二維CrB陶瓷粉體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種二維CrB納米陶瓷材料及其制備方法，屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

二維納米材料也稱為平面納米材料，是一種微觀上具有納米量級(jí)厚度的高縱橫比片層狀材料。由于其二維本質(zhì)所展現(xiàn)的優(yōu)良物理、化學(xué)和力學(xué)特性，近年來(lái)獲得了相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)家的廣泛關(guān)注，處于目前國(guó)際前沿研究領(lǐng)域。石墨烯材料，文獻(xiàn)1[Science,324(2009)1530-1534]，是目前研究最廣泛的典型二維納米材料，其優(yōu)良的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)特性，使其在很多領(lǐng)域都具有廣闊的應(yīng)用前景，例如石墨烯電極材料、傳感器、晶體管、柔性顯示屏等。其它二維材料還包括二維過(guò)渡金屬二硫化物、過(guò)渡金屬氧化物、六方BN等。最近，文獻(xiàn)2[Adv.Mater.,26(2014)992–1005]，報(bào)道了一大類新興的二維過(guò)渡金屬碳化物和氮化物材料(例如：二維Ti₃C₂,Nb₂C,Ti₃CN,V₂C,Ta₄C₃,(Ti_0.5Nb_0.5)₂C等)通過(guò)化學(xué)侵蝕的方法成功合成出來(lái)，已證明其可作為鋰離子電池和超級(jí)電容器的儲(chǔ)能元件。到目前為止，尚無(wú)關(guān)于二維過(guò)渡金屬硼化物制備方法的報(bào)道。本發(fā)明的目的是提供了一種二維硼化鉻(2D-CrB)納米陶瓷材料的制備方法。

該制備方法的原理和過(guò)程可以描述如下：

1.用Cr粉、B粉(或CrB粉)和Al粉作為原料經(jīng)高溫合成反應(yīng)制備出Cr₂AlB₂粉體，反應(yīng)化學(xué)式如下：

2CrB+Al＝Cr₂AlB₂ (1)

2Cr+2B+Al＝Cr₂AlB₂ (2)

2.將反應(yīng)(1)合成的Cr₂AlB₂粉體浸沒(méi)在稀鹽酸(HCl)溶液中2-10h，輔之?dāng)嚢杌虺曁幚恚缓笥萌ルx子水離心清洗，干燥后得到二維CrB粉體材料。反應(yīng)化學(xué)式如下：

Cr₂AlB₂+3HCl＝Cr₂B₂+AlCl₃+3/2H₂(g) (3)

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供了一種二維CrB納米陶瓷材料及其制備方法，即首先利用高溫合成反應(yīng)制備出Cr₂AlB₂陶瓷粉體，然后利用稀鹽酸溶液侵蝕掉Cr₂AlB₂中的Al元素，制備出具有納米片層狀微觀形貌的二維CrB陶瓷材料的方法。利用該方法制備的二維CrB陶瓷材料片層結(jié)構(gòu)清晰，片層厚度在20-100nm之間，且測(cè)試表明其具有良好的導(dǎo)電性和電化學(xué)性能，能夠作為鋰離子電池的電極材料，在儲(chǔ)能材料方面具有良好的應(yīng)用前景。