二維Ti3C2納米材料的制備表征及其性能研究.pdf

1、將Mn+1AXn相結(jié)構(gòu)中的‘A’層選擇性抽離后所得到的二維結(jié)構(gòu)Mn+1xn材料具有很多類似于石墨烯的優(yōu)異性能，如具有很好的穩(wěn)定性，很高的彎曲強(qiáng)度和彈性模量，良好的電學(xué)性能和鐵磁性，同時(shí)還保持著Mn+1AXn相材料的特性，如良好的抗氧化性能，很高的熱穩(wěn)定性等。這些優(yōu)異的性能和獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得Mn+1Xn材料在鋰電池電極材料，電子器件，超級(jí)電容器，摩擦潤(rùn)滑以及復(fù)合材料增強(qiáng)相等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文用無壓燒結(jié)法制備了較高純度的

2、Ti3SiC2和Ti3AlC2粉體，研究了其在HF溶液中的微觀結(jié)構(gòu)變化，成功制備了類石墨烯二維Ti3C2材料，并考察了其作為潤(rùn)滑油添加劑的摩擦學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)有如下:
　　(1)將原料按照一定的配比，通過5h的球磨混合，在1350℃下無壓燒結(jié)2h制備了較高純度的Ti3SiC2和Ti3AlC2粉體。探索了原料配比和不同工藝參數(shù)對(duì)合成產(chǎn)物的影響，研究了原料在950～1350℃下燒結(jié)過程中的相變化，得出了Ti3SiC2和Ti3AlC2

3、的合成機(jī)制。
　　(2)探討了Ti3AlC2和Ti3SiC2在高壓水熱條件下與HF溶液的反應(yīng)機(jī)制，發(fā)現(xiàn)Ti3AlC2結(jié)構(gòu)中的Al層首先被刻蝕掉，六方排布的Ti-C層發(fā)生了晶格重排轉(zhuǎn)變成了立方排布，但Ti3AlC2最終溶解在HF溶液中，從結(jié)構(gòu)中刻蝕的Al與溶液發(fā)生反應(yīng)，在水熱狀態(tài)下生成立方體狀的AlF3·H2O。而Ti3SiC2在常溫HF溶液中發(fā)生了層片分離的想象，但是結(jié)構(gòu)中的Si層的刻蝕還伴隨著Ti-C層的破裂，層間分離的程度并不

4、理想。
　　(3)將用化學(xué)液相刻蝕法在室溫下對(duì)Ti3AlC2粉體進(jìn)行20 h化學(xué)刻蝕制備了類石墨烯二維Ti3C2材料，發(fā)現(xiàn)其刻蝕方向會(huì)優(yōu)先選擇(0001)基面，使Al層從結(jié)構(gòu)中抽離，以致結(jié)構(gòu)中的Ti-C層相互剝離，層片的平均厚度約為13.75nm，約含有7個(gè)Ti-C單層。將Ti3C2納米材料作為添加劑能明顯改善液體石蠟的摩擦學(xué)性能，由于摩擦副之間的剪切與極壓作用使得表面形成一層Ti3C2潤(rùn)滑膜，阻隔兩個(gè)摩擦副的直接接觸，添加量為1