一种二维MoAl1-xB材料及其制备方法

本发明涉及二维材料，尤其涉及一种二维moal1-xb材料及其制备方法。

背景技术：

1、二维材料是一种新型材料，其厚度仅为一个原子层或几个原子层，具有许多独特的物理和化学性质。二维材料的研究正在快速发展中，目前，二维材料在电子学、光电子学、催化、能量存储、太阳能电池、传感器、生物医药等领域的应用价值得到了深入挖掘，并取得了重要的进展。常见的二维材料包括石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫化物(tmds)、层状金属氧化物、层状双氢氧化物(ldhs)、层状金属碳化物、金属氮化物或金属氮氧化物复合二维材料(mxene)、金属有机骨架材料(mofs)、共价有机骨架材料(cofs)、钙钛矿材料等。

2、mbenes二维材料是一类新型的二位过渡金属硼化物，它们在多个领域都有广泛的应用前景。良好的导电性和机械性能：mbenes具有良好的导电性和机械性能，这使得它们在电子学、光电子学、催化、能量存储等领域具有广泛的应用前景。优秀的能量转换和电化学存储能力：大量的实验和理论研究表明，mbenes具有令人兴奋的能量转换和电化学存储潜力。催化应用：二维mbenes材料被认为是催化领域新兴的候选者，可作为her和nrr的电催化剂。能量储存：在过去的几年里，理论计算预测了大量mbenes材料可作为阳极材料。生物领域的应用：最近研究人员还发现，mbenes二维材料具有高的生物技术潜力和低的细胞生态毒理学威胁，在生物技术领域具有应用前景。

3、然而目前mbenes二维材料还处在发展阶段，制备二维mbenes材料是限制其应用的一大难点，由于al原子与mo-b键结合强度较高，常规的酸碱刻蚀并不能对mab相材料进行刻蚀，所以制备出形貌完整的mbenes是限制其应用的主要问题。

4、因此，如何高效、节能的制备出完整的mbenes二维材料，对于其在各个领域的应用有着重要的现实意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于为了克服现有技术的不足而提供一种二维moal1-xb材料及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种二维moal1-xb材料的制备方法，包含如下步骤：

4、1)将钼粉、铝粉和硼粉混合后在真空气氛下进行烧结，得到含杂质的moalb粉体；

5、2)将含杂质的moalb粉体用naoh溶液浸泡后干燥，得到纯相moalb粉体；

6、3)将纯相moalb粉体、氯化铜、氯化钠和氯化钾在真空气氛下进行熔盐刻蚀后水洗，水洗产物和过硫酸铵溶液混合后顺次进行水洗、干燥，得到二维moal1-xb材料。

7、作为优选，步骤1)所述钼粉、铝粉和硼粉的摩尔比为4～6：8～12：4～6。

8、作为优选，步骤1)所述真空气氛的真空度为0.01～1000pa，所述烧结的温度为900～1300℃，烧结的时间为2～4h；升温至烧结温度的速率为7～13℃/min。

9、作为优选，步骤2)所述naoh溶液的质量分数为20～40％，所述浸泡的时间为2～6h；干燥的时间为8～12h。

10、作为优选，步骤3)所述纯相moalb粉体、氯化钠、氯化钾和氯化铜的摩尔比为1：0.8～1.2：0.8～1.2：4～12。

11、作为优选，步骤3)所述熔盐刻蚀的温度为400～750℃，熔盐刻蚀的时间为0.5～2h；升温至熔盐刻蚀温度的速率为7～13℃/min。

12、作为优选，步骤3)所述真空气氛的真空度为0.01～1000pa，所述水洗的次数独立的为3～6次；所述干燥的温度为50～70℃，干燥的时间为8～12h。

13、作为优选，步骤3)所述过硫酸铵溶液的浓度为0.5～1.5mol/l。

14、本发明还提供了所述的制备方法制备得到的二维moal1-xb材料。

15、本发明的有益效果包括：

16、1)本发明利用真空熔盐法刻蚀moalb前驱体来获得二维moal1-xb材料，前驱体moalb中的al层与cucl2熔盐在熔融状态发生反应，生成cu和alcl3，alcl3在真空气氛下沸点降低，可以增加反应速度，真空气氛下挥发的alcl3会被瞬间抽离出moalb前驱体，促使反应继续，快速抽离的alcl3气体有助于维持二维材料的完整结构，也会抑制熔盐侵蚀moalb前驱体；利用cucl2熔盐，在真空条件下实现了较低温度快速制备形貌完整的moal1-xb二维材料。

17、2)本发明的二维moal1-xb材料是一种新型二维材料，本发明采用真空条件下的熔盐法，有效避免了酸碱刻蚀制备的危险性和普通熔盐刻蚀的低效能，不仅能够降低刻蚀的温度，还能够加速刻蚀的速率，在一定程度上降低了制备的能耗和时间。

18、3)本发明所制得的moal1-xb二维材料保留了moalb原有的结构，通过刻蚀al层，得到了形貌完整和层状明显的二维moal1-xb材料，是一种具有多种应用潜力的新型二维材料。

技术特征：

1.一种二维moal1-xb材料的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述钼粉、铝粉和硼粉的摩尔比为4～6：8～12：4～6。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述真空气氛的真空度为0.01～1000pa，所述烧结的温度为900～1300℃，烧结的时间为2～4h；升温至烧结温度的速率为7～13℃/min。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述naoh溶液的质量分数为20～40％，所述浸泡的时间为2～6h；干燥的时间为8～12h。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述纯相moalb粉体、氯化钠、氯化钾和氯化铜的摩尔比为1：0.8～1.2：0.8～1.2：4～12。

6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述熔盐刻蚀的温度为400～750℃，熔盐刻蚀的时间为0.5～2h；升温至熔盐刻蚀温度的速率为7～13℃/min。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述真空气氛的真空度为0.01～1000pa，所述水洗的次数独立的为3～6次；所述干燥的温度为50～70℃，干燥的时间为8～12h。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述过硫酸铵溶液的浓度为0.5～1.5mol/l。

9.权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的二维moal1-xb材料。

技术总结本发明属于二维材料技术领域，本发明提供了一种二维MoAl<subgt;1‑x</subgt;B材料及其制备方法。将钼粉、铝粉和硼粉混合后在真空气氛下进行烧结，用NaOH溶液浸泡后干燥，得到纯相MoAlB粉体；将纯相MoAlB粉体、氯化铜、氯化钠和氯化钾在真空气氛下进行熔盐刻蚀后水洗，水洗产物和过硫酸铵溶液混合后顺次进行水洗、干燥即可。本发明采用真空条件下的熔盐法，有效避免了酸碱刻蚀制备的危险性和普通熔盐刻蚀的低效能，不仅能够降低刻蚀的温度，还能够加速刻蚀的速率，在一定程度上降低了制备的能耗和时间，通过刻蚀Al层，得到了形貌完整和层状明显的二维MoAl<subgt;1‑x</subgt;B材料。技术研发人员：范冰冰,王章珏,李威,张锐,陈勇强,张帆,王海龙,邵刚,李明亮,卢红霞,许红亮受保护的技术使用者：郑州大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29