[发明专利]沉淀法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料的方法

说明书

本发明提供了沉淀法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料的方法，包括：高纯度三元层状Ti₃AlC₂粉体的高能球磨细化晶粒；二维层状纳米材料MXene‑Ti₃C₂的氢氟酸腐蚀制备；沉淀法使MXene‑Ti₃C₂表面与层间形成CeO₂，使其负载MXene‑Ti₃C₂，即得CeO₂/MXene‑Ti₃C₂纳米复合材料；本发明具有制备过程简单，工艺可控，成本低，具有二维层状MXene‑Ti₃C₂的片层均匀，CeO₂分布均匀等特点，比表面积大，导电性良好，光催化性良好，有利于在光催化、锂离子电池、超级电容器等领域的应用。

技术领域

本发明属于无机纳米复合材料技术领域，特别涉及沉淀法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料的方法。

背景技术

三元层状陶瓷材料Ti₃AlC₂属于层状六方晶体结构。在Ti₃AlC₂晶体结构中，Ti和C原子形成Ti₆C八面体，被Al层所隔开，C原子位于八面体的中心，C与Ti原子结合为强共价键，而Ti-Ti，以及Ti与Al之间为弱结合，类似于石墨间的范德华力弱键结合。

Ti₃AlC₂兼具金属与陶瓷的性能，在常温下，其具有导热性能和导电性能，以及较低的维氏显微硬度和较高的弹性模量，像金属一样可以进行机械加工，并且在较高的温度下具有塑性，同时又具备较高的屈服强度，高熔点，高热稳定性和良好的抗氧化性等陶瓷的性能。

二维层状纳米碳化物是一种类石墨烯结构的材料，由于其独特的二维层状结构，较大的比表面积，良好的导电性及亲水性，良好的磁性而使其具有超强的催化性能、光伏性能和电化学性能，在功能陶瓷、光催化、锂离子电池、太阳能电池、生物传感器等方面得到了广泛的应用。

纳米二氧化铈是一种重要的稀土金属氧化物。纳米氧化铈具有良好的氧化-还原性能及储氧性能，可用作汽车尾气处理中的三效催化剂。纳米氧化铈具有独特的4f电子能级结构，可用作紫外线吸收剂。纳米氧化铈因其稳定的晶型，可用作固体燃料电池电解质。

现有的MXene-Ti₃C₂，性能单一，表面积较小，应用范围较窄，并且不适合大量生产的特点。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供沉淀法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料的方法，具有负载后的复合材料的比表面积更大，适合大量制备，性能高，应用更加广泛的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

沉淀法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料的方法，包括下述步骤：

步骤一，细化粉体

利用高能球磨细化纯度大于97wt％的三元层状Ti₃AlC₂陶瓷粉体，球磨条件：球石、混料及球磨介质的质量比为10:1:1，球磨转速为350r/min，高能球磨时间为2h，然后将所得固液混料在40℃下烘干，得到Ti₃AlC₂陶瓷粉体；

步骤二，二维层状纳米材料MXene-Ti₃C₂的制备