一种无强酸强碱制备钼基MBenes的方法

一种无强酸强碱制备钼基mbenes的方法
技术领域
1.本发明功能性新材料技术领域，特别涉及一种无强酸强碱制备钼基mbene的方法。


背景技术：

2.mxenes作为二维(2d)纳米材料家族的重要成员之一，已经在各个研究领域都显示出巨大的潜力。受到mxenes成功合成的启发，人们一直在尝试将x进一步扩展到其他元素。张等人报道了一种新型的类似mxenes的二维过渡金属硼化物，将其命名为mbenes。由于优异的导电性、机械性能和电学性能，mbenes吸引了更多研究人员的兴趣。广泛的实验和理论研究表明，它们具有令人兴奋的能量转换和电化学存储潜力。
3.mab(层状结构的三元过渡金属硼化物)的组成和结构与max相高度相似，在mab相中，m-b键为共价键和离子键，结合强度高，而m-a键为金属键，结合强度相对较弱，这与max阶段的情况完全相同。mab的相似键性为合成新型二维过渡金属硼化物提供了机会。因此，通过分离过渡金属硼化物层和al层，有望获得二维过渡金属硼化物。但由于硼化物相的反应性质以及母体材料倾向于溶解而不是选择性蚀刻，制造类似的硼化物材料一直具有挑战性。
4.现有技术中，合成mbenes相可以采用高温脱合金、hf酸刻蚀、强碱溶液水热等方法。高温脱合金制备过程复杂，耗时长、成本较高。强酸强碱刻蚀过程中，溶液存在强腐蚀性、操作过程危险。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种钼基mbene的制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
6.本发明将mab相材料和具有氧化性的金属盐的混合溶液进行氧化还原反应，利用高价fe离子和ce离子的氧化性，将mab相材料中的0价al氧化成al
3+
，得到二维金属硼化物；该方法操作简单，避免使用强酸强碱等危险溶液。
7.具体的，在反应釜中配置特定浓度的三价铁(四价铈)的溶液，将mab相材料分散到溶液中，在特定温度下保温一段时间，冷却后，用去离子水和乙醇洗涤数次，干燥后得到二维金属硼化物(mbenes)。
8.进一步地，所述具有氧化性的金属盐为三价铁盐或四价铈盐。
9.进一步地，所述具有氧化性的金属盐为氯化铁、溴化铁、碘化铁、硫酸高铈、硝酸高铈。
10.进一步地，金属离子与mab相材料中的0价al的摩尔比大于3:1。
11.进一步地，反应温度为40℃～150℃，时间为24～72小时，反应在反应釜中进行。
12.进一步地，mab相材料为moalb、mo
x
cr
1-x
alb、mo
xw1-x
alb中的任一种。
13.本发明的有益效果为：本发明利用高价fe离子和ce离子的氧化性，通过氧化还原反应刻蚀mab相材料得到mbene；该方法操作简单，避免使用强酸强碱等危险溶液。
附图说明
14.图1为实施例1所得到的二维片状mbene的表征，其中，a为产物的sem图，b为moalb的xrd图，c为产物的xrd图，d为产物的xps图；
15.图2为实施例1所得到的二维片状mbene的eds图；
16.图3为实施例2所得到的二维片状mbene的sem图；
17.图4为实施例3所得到的二维片状mbene的sem图；
18.图5为实施例4所得到的二维片状mbene的sem图；
19.图6为实施例5所得到的二维片状mbene的sem图；
20.图7位实施例3所得到的二维片状mbene的sem图。
具体实施方式
21.下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
22.实施例1：
23.在100毫升反应釜中配置40ml的0.6mol/l氯化铁溶液，将0.5gmoalb粉末倒入反应釜中分散均匀，将反应釜放在烘箱中，在150℃下保温24小时。冷却后，将悬浊液离心，用去离子水和乙醇洗涤数次。之后将样品分散于50ml去离子水中，超声1小时。将所得胶体溶液于2500转速下离心10分钟，取上清液，冻干后得到产物，见图1和图2。
24.从图中可以看出，产物呈现片状结构，且片状样品中mo和b元素分布均匀，可见本实施例成功制备了mbene。从图1d可以看出，添加fe反应后溶液中的al价态为+3价，发生氧化还原反应，可以推测出，本发明是利用高价fe离子氧化性，通过氧化还原反应刻蚀moalb，得到mbenes。
25.实施例2：
26.在100毫升反应釜中配置40ml的0.8mol/l氯化铁溶液，将0.5gmoalb粉末倒入反应釜中分散均匀，将反应釜放在水浴锅中，搅拌条件下，在40℃下保温72小时。反应结束后，将悬浊液离心，用去离子水和乙醇洗涤数次。之后将样品分散于100ml去离子水中，超声1小时。将所得胶体溶液于2500转速下离心10分钟，取上清液，冻干后可得二维片状mbene，见图3。
27.实施例3：
28.在100毫升反应釜中配置40ml的0.6mol/l硫酸高铈溶液，将0.5gmoalb粉末倒入反应釜中分散均匀，将反应釜放在水浴锅中，搅拌条件下，在40℃下保温72小时。反应结束后，将悬浊液离心，用去离子水和乙醇洗涤数次。之后将样品分散于50ml去离子水中，超声1小时。将所得胶体溶液于2500转速下离心10分钟，取上清液，冻干后可得二维片状mbene，见图4和图7。从图7可以看出，高价铈离子的氧化性，也可以通过氧化还原反应刻蚀moalb，得到mbenes。
29.实施例4：
30.在100毫升反应釜中配置40ml的0.8mol/l氯化铁溶液，将0.5gmo
0.6
cr
0.4
alb粉末倒入反应釜中分散均匀，将反应釜放在水浴锅中，搅拌条件下，在45℃下保温72小时。反应结束后，将悬浊液离心，用去离子水和乙醇洗涤数次。之后将样品分散于100ml去离子水中，超声1小时。将所得胶体溶液于2500转速下离心10分钟，取上清液，冻干后可得二维片状
mbene，见图5。
31.实施例5：
32.在100毫升反应釜中配置40ml的0.8mol/l氯化铁溶液，将0.5gmo
0.7w0.3
alb粉末倒入反应釜中分散均匀，将反应釜放在水浴锅中，搅拌条件下，在40℃下保温72小时。反应结束后，将悬浊液离心，用去离子水和乙醇洗涤数次。之后将样品分散于100ml去离子水中，超声1小时。将所得胶体溶液于2500转速下离心10分钟，取上清液，冻干后可得二维片状mbene，见图6。
33.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。


技术特征：
1.一种无强酸强碱钼基mbenes的制备方法，其特征在于，该方法至少包括：将mab相材料和具有氧化性的金属盐的混合溶液进行氧化还原反应，mab相材料中的0价al被氧化成al
3+
，得到二维金属硼化物。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述具有氧化性的金属盐为三价铁盐或四价铈盐。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述具有氧化性的金属盐为氯化铁、溴化铁、碘化铁、硫酸高铈、硝酸高铈。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，金属离子与mab相材料中的0价al的摩尔比大于3:1，金属离子的浓度为0.3～1mol/l，mab相材料的浓度为12.5g/l。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，反应温度为40℃～150℃，时间为24～72小时，反应在反应釜中通过水浴(油浴)搅拌或烘箱加热进行。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，mab相材料为moalb、mo
x
cr
1-x
alb、mo
x
w
1-x
alb中的任一种。

技术总结
本发明提供一种无强酸强碱制备钼基MBenes的方法，本发明将MAB相材料和具有氧化性的金属盐的混合溶液进行氧化还原反应，利用高价金属盐的氧化性，将MAB相材料中的0价Al被氧化成Al


技术研发人员：张伟 李振宇 邹旭 郑伟涛
受保护的技术使用者：吉林大学
技术研发日：2023.06.19
技术公布日：2023/9/12