[发明专利]一种新型三元层状MAX相材料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种新型三元层状MAX相材料及其制备方法。所述新型三元层状MAX相材料的分子式表示为M_n+1AX_n，M选自III B、IV B、V B、VI B族元素中的任意一种或者两种以上的组合，A为Cu、Ag、Co和Ni中的任意一种或者两种以上的组合，X为C元素和/或N元素，n为1、2、3或4。该三元层状MAX相材料具有六方晶系结构，空间群为P63/mmc，晶胞由M_n+1X_n单元与A层原子交替堆垛而成。本发明的新型三元层状MAX相材料在核能结构材料制备、催化、吸波、电磁屏蔽、摩擦磨损、电子、自旋电子、磁制冷等领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种复合无机材料，具体涉及一种新型三元层状MAX相材料及其制备方法与应用，属于材料技术领域。

背景技术

MAX相是具有六方晶格结构的纳米层状三元化合物，分子式为M_n+1AX_n，其中M为IIIB、IV B、V B、VI B族的前过渡金属元素，A主要为ⅢA和ⅣA族元素，X为碳和/或氮，n＝1～3。MAX相材料的晶体呈六方对称性，空间群为P63/mmc，其晶胞由M_n+1X_n单元与A原子面交替堆垛而成，n＝1、2或3，通常简称为211，312和413相，目前合成的MAX相约有70余种。MAX相材料在物理、化学、电学、机械等方面独特的性质在高温电极、摩擦磨损、核能结构材料等领域有潜在的应用。之前MAX相材料在应用方面主要侧重于其结构性质，近几年来，科学家们通过固溶、取代或其他手段合成系列新的MAX相材料(又称等构MAX相)，这对拓展MAX相材料种类、理解晶体结构和调控物理化学性质具有非常重要的意义。

对于MAX相材料家族的拓展是材料学家努力的方向，这对于三元层状材料晶体结构的理解和物理性质的调控有重要的意义。目前，A位原子一直局限在主族ⅢA和ⅣA涵盖的元素，可以看出大部分MAX相材料A位原子均为Al元素。最近，瑞典林雪萍大学和兰州大学物化所发现在保持孪晶结构M_n+1X_n层的同时，利用A位元素的高化学活性通过元素置换可以合成新的MAX相材料。因此，传统固相法无法合成的一些MAX材料可以通过A位元素置换实现，这对拓展MAX相材料的种类以及物理化学性能的调控具有极大的意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种新型三元层状MAX相材料、其制备方法及应用，从而克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种新型三元层状MAX相材料，其分子式表示为M_n+1AX_n，其中M选自III B、IV B、V B、VI B族元素中的任意一种或者两种以上的组合，A为Cu、Ag、Co和Ni中的任意一种或者两种以上的组合，X为C、N元素中的任意一种或两种的组合，n为1、2、3或4。

进一步地，所述的M可优选包括Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta中的任意一种或者两种以上的组合，且不限于此。

进一步地，所述的X可以优选为C_xN_y，其中x+y＝1。

进一步地，所述三元层状MAX相材料具有六方晶系结构，空间群为P63/mmc(194)，晶胞由M_n+1X_n单元与A层原子交替堆垛而成。

进一步地，所述三元层状MAX相材料的形态包括粉体、块体、薄膜中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。

本发明实施例还提供了一种新型三元层状MAX相材料的制备方法，其包括：熔盐法和/或放电等离子体烧结法，但不限于此。

在一些实施例中，所述制备方法包括：