[发明专利]MXene/CeO2复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种MXene/CeO₂复合材料的制备方法。所述方法先将Ti₃AlC₂材料置于氢氟酸溶液中，搅拌刻蚀得到二维层状材料Ti₃C₂‑MXene，然后将Ti₃C₂‑MXene超声分散在无水乙醇中，随后加入CeO₂，超声分散，干燥，最后将混合物在氩气气氛下，于200～400℃下煅烧1～2h，得到CeO₂与MXene的质量比为30:70～50:50的MXene/CeO₂复合材料。本发明采用一步煅烧法，工艺简单，适合大量制造。本发明方法制备的MXene/CeO₂复合材料，纳米CeO₂粒子有效负载在MXene材料表面，改善了纳米粒子的团聚现象，增大了材料的比表面积，对高氯酸铵的热分解具有较好的催化效果。

技术领域

本发明属于无机复合材料制备领域，具体涉及一种MXene/CeO₂复合材料的制备方法。

背景技术

二维金属碳化物或氮化物材料(MXene)作为一种类石墨烯结构的二维片层材料，具有高比表面积、良好的导电性和亲水性，因此可以作为载体来制备纳米粒子与MXene的复合材料，改善纳米粒子的团聚现象。MXene可以和负载的纳米粒子形成互补协同作用，更大程度地提高材料在储能、储氢、催化、吸附、传感等领域的应用性能。

二氧化铈(CeO₂)是一种稀土金属氧化物，具有独特的储放氧功能及高温快速氧空位扩散能力，被广泛应用于多相催化反应中。

中国专利105536833A公开了水热法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料，将硝酸铈、MXene材料和三聚磷酸钠溶于纯水中，搅拌均匀，水热反应24h，将产物离心、洗涤、干燥，得到MXene/CeO₂复合材料。中国专利105536834A公开了沉淀法制备二氧化铈/二维层状碳化钛复合材料，将MXene分散在纯水中，再加入硝酸铈搅拌均匀，滴加氨水并搅拌，最后将产物离心、洗涤、干燥得到MXene/CeO₂复合材料。上述MXene/CeO₂复合材料的制备方法工艺步骤繁多，耗时长，生产效率低。此外，水热法容易造成MXene材料的氧化，影响材料的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种MXene/CeO₂复合材料的制备方法，该方法采用一步煅烧法制备MXene/CeO₂复合材料。

实现本发明目的的技术方案为：

MXene/CeO₂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将碳钛化铝(Ti₃AlC₂)材料置于氢氟酸溶液中，搅拌刻蚀，经洗涤、离心、冷冻干燥后，得到二维层状材料碳化钛(Ti₃C₂-MXene)；

步骤2，将Ti₃C₂-MXene超声分散在无水乙醇中，加入氧化铈(CeO₂)，超声分散，待乙醇挥发完全，干燥；

步骤3，将步骤2中制备的混合物在氩气气氛下，在200～400℃煅烧，煅烧结束后，研磨，得到MXene/CeO₂复合材料，其中，CeO₂与MXene的质量比为30:70～50:50。

优选地，步骤1中，所述的氢氟酸溶液的浓度为40wt％。

优选地，步骤1中，所述的刻蚀时间为18h，刻蚀温度为60℃，冷冻干燥时间为24h。

优选地，步骤2中，所述的干燥时间为20～40min。