[发明专利]一种功能化氨基‑碳化钛及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明属于陶瓷材料制备领域，具体涉及一种功能化氨基-碳化钛及其制备方法。

【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

将Ti₃AlC₂相结构中的‘Al’层选择性腐蚀后，得到具有二维结构的Ti₃C₂，其具有很多类似于石墨烯的优异性能。近年来，该材料因其导电性强、柔韧性好、扩散系数低，电容量高，且具有单层原子薄片结构及稳定性好等优点受到了研究人员的广泛关注。研究表明，二维层状纳米碳化钛在电化学电容器、锂电池、Pb原子吸附、储氢和贵金属催化剂载体等领域具有重要的应用前景。

通常在高温(150℃以上)下用金属氧化物负载改性Ti₃C₂，但是在高温下负载改性Ti₃C₂的过程中且容易被氧化，降低复合材料的电化学性能。

【发明内容】

为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种功能化氨基-碳化钛及其制备方法，能够在较低的温度下改性Ti₃C₂，减少Ti₃C₂的氧化。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括以下步骤：

步骤一：将二维层状纳米材料MXene-Ti₃C₂加入到超纯水中，超声得到分散均匀的Ti₃C₂分散液；

步骤二：向Ti₃C₂分散液中加入对苯二胺和亚硝酸异戊酯，在60～110℃加热反应；其中，对苯二胺、亚硝酸异戊酯和步骤一中二维层状纳米材料MXene-Ti₃C₂的比为(1～3)g：(1～4)mL：(200～800)mg；

步骤三：反应结束后将反应液冷却至室温，经过分离和干燥得到功能化氨基-Ti₃C₂。

进一步地，步骤一中二维层状纳米材料MXene-Ti₃C₂是通过以下步骤制备得到的：

首先取Ti₃AlC₂陶瓷粉体浸没在质量浓度为35wt％～45wt％HF酸溶液中搅拌反应6h～120h，对Ti₃AlC₂粉体进行腐蚀处理，其中Ti₃AlC₂陶瓷粉体与HF酸溶液的比为(2～10)g：(50～200)mL；腐蚀处理结束后用去离子水离心清洗至pH为5～7，将所得固体样品室温干燥，得到二维层状纳米材料MXene-Ti₃C₂。

进一步地，Ti₃AlC₂陶瓷粉体经过球磨细化处理再浸没在HF酸溶液中，球磨细化处理具体包括：首先利用高能球磨细化纯度大于97％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400r/min，高能球磨时间为1h～4h，然后将所得固液混料在40℃～60℃下烘干，得到粒径在8μm-75μm的Ti₃AlC₂陶瓷粉体。