CN114853015B - 一种m位二元的max相材料、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种M位二元的MAX相材料、其制备方法及应用。所述MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别为Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn或Y元素，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，X为C和/或N元素，n为1、2、3或4。本发明无繁琐工艺易实现，组分可根据需求与应用调控相关元素，既扩充了MAX相材料体系成员，也为获得更多的M位二元的二维MXenes材料提供了可能，且该MAX相材料超高温、生物医学和能源等领域有潜在应用前景。

Description

一种M位二元的MAX相材料、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种复合无机材料，具体涉及一种M位二元的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相材料是一类纳米层状三元化合物，分子式为Mn+1AXn，其中M为III B、IV B、VB、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Mn+1Xn单元与A原子面交替堆垛而成。
MAX相的M位固溶，可以很好的使MAX相发生特定的晶格畸变，例如Nb和Sn的加入会降低晶格的菱形畸变，而Sn的加入则增加了八面体畸变。这一特点促使MAX相晶格结构在一定程度上可随元素调控而得到可控的改变，可得到新的有序结构，这也导致晶体结构的立体效应，从而提高相纯度。除此之外，M位固溶产生的晶格畸变提升了MAX相的强度、断裂韧性、自修复等性能。其高热导，高熔点，较好的耐蚀性，良好的生物相容性以及良好的电化学性能等，使M位二元-A位Sn元素MAX相在超高温、生物医学和能源等领域具有较大发展潜力。
但目前对于M位二元、A位为Sn的MAX相材料尚未有文献报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种M位二元的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M位二元的MAX相材料，所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别包括Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，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。
本发明实施例还提供了一种制备前述M位二元的MAX相材料的方法，其包括：熔盐法、热压法、放电等离子体烧结法等方法中的至少一种。
本发明实施例还提供了一种M位二元的MAX相材料的制备方法，其包括：
将M和/或含M材料、M′和/或含M′材料、A和/或含A材料、X和/或含X材料、无机盐按(0.01～3.99):(0.01～3.99):1:(1～3):(0～10)的摩尔比混合，并将所获混合物于惰性气氛中在800℃～1700℃高温反应180～420min，再后处理获得M位二元的MAX相材料；
所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别包括Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，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。
本发明实施例还提供了前述M位二元的MAX相材料在超高温、生物医学或能源等领域中的用途。
较之现有技术，本发明的优点至少在于：
(1)本发明实施例提供的M位二元的MAX相材料的制备方法首次实现了A位单Sn等相M位二元MAX相材料的合成，MAX相的性能随着元素的改变进而得到调控，如若需要同时满足某些性能，通过固溶的方式可以兼顾不同元素所致材料性能，所以本发明会拓展MAX相的功能化应用；
(2)本发明合成了的M位二元的MAX相材料，可改变传统M位单元MAX相材料的晶胞参数，Mx原子与M′y原子半径、电负性、价电子密度的不同，导致其较M位为Mx或M′y任一单一原子的MAX相相比，晶胞参数的a、c值均会发生改变，尤其是c值发生改变较为明显，使得电化学性能得到提升。发生特定的晶格畸变导致晶体结构的八面体结构畸变效应，体现在Mx原子与M′y原子在晶胞结构M位置上按照随机比例排布，使得M位单元MAX相的晶胞结构中M位原子排布发生改变，整体晶胞结构不再是单一重复排列，从而调控MAX相性质，丰富其应用。费米能级处的电子密度由过渡金属元素的d轨道电子的贡献，M位二元MAX相通过固溶的方式，使得相较于传统M位单元MAX相电子结构发生变化，即通过调节M位两种元素比例以调整d轨道电子的贡献率从而改变态密度峰值，这一变化会导致部分MAX相从传统金属性质向半导体性质转变，电子结构还会影响系列物理特性，如光学性质、晶格热导率等；
(3)本发明实施例提供的M位二元的MAX相材料可作为合成新MXenes的前驱体，将会极大地丰富MXene相材料体系；
(4)本发明通过固溶的方式拓展了A位为Sn等元素的MAX相的M位元素分布。如下：MAX相的存在与否与元素的种类联系密切，在A位为Sn等元素的MAX相系列中，由于M位元素自身原子半径、电负性与稳定MAX相结构相违背等因素，导致M位无法以单一元素的形式存在，可以通过M位元素之间的固溶效应以将新元素固溶至M位，以调控MAX相本身的性质进而满足应用需求；
(5)本发明为调控MAX相晶粒尺寸提供了新思路。如下：在MAX相中，M为元素C元素对MAX相晶粒尺寸的影响较大，晶粒尺寸对材料本身的性能有着密切联系。如Nb元素在MAX相的烧结过程中可有效减小材料本身的晶粒尺寸；
(6)本发明可根据实际需求提高或降低M位单一元素MAX相本身的稳定性以及耐腐蚀性。根据实际需求，M位固溶之后，MAX相的晶体结构中晶格畸变程度增大或减小，其结构更加稳定或相反，于此同时M位与A位的键合力得到改变，导致A位元素被剥离的难易程度得到改变。如固溶稀土元素可使产生更多缺陷进而提高材料活性以获取更好的催化性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中M位二元MAX相材料(Ti,V)2SnC的XRD图；
图2是本发明实施例1中M位二元MAX相材料(Ti,V)2SnC的SEM图；
图3是本发明实施例1中M位二元MAX相材料(Ti,V)2SnC的能谱图；
图4是本发明实施例1中M位二元MAX相材料(Ti,V)2SnC的电子衍射花样图；
图5是本发明实施例2中M位二元MAX相材料(V,Nb)2SnC的XRD图；
图6是本发明实施例2中M位二元MAX相材料(V,Nb)2SnC的SEM图；
图7是本发明实施例2中M位二元MAX相材料(V,Nb)2SnC的能谱图；
图8是本发明实施例2中M位二元MAX相材料(V,Nb)2SnC的电子衍射花样图。
具体实施方式
鉴于现有技术的不足，本案发明人尝试通过制备M位二元MAX相材料，也为其他新型M位二元MAX相材料的合成提供实验基础。本发明合成M位二元MAX相材料对于丰富MAX相材料体系，调控MAX相性质具有着非常重要的意义。
Sn等元素低的熔点，使A位含Sn等元素的MAX相在制备过程中具有相对小的反应势垒。此外，Sn等元素的变价性，使得A位含Sn等元素的MAX相可能在电化学储领域有潜在应用。合成M位二元MAX相，即M位拥有两种元素，这对MAX相材料家族成员的拓展、晶体结构的理解、物理化学性质调控及其功能化应用具有重要的意义。
本发明实施例的一个方面提供的一种M位二元的MAX相材料，所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别包括Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，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、M′元素分别为Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y等元素中的任意一种，且M与M′不相同。
在一些实施例中，所述的X可以优选为CaNb，其中0≤a≤1，0≤b≤1,a+b＝1。
进一步地，所述M位二元MAX相材料其晶胞由(Mx,M′y)n+1Xn单元与A单元交替堆垛而成。与传统M位单元MAX相相比，M位二元MAX相中Mx原子与M′y原子在晶胞结构M位置上按照随机比例排布，但总比例可根据所需进行配比，而Mx与M′y电负性的差异导致晶体半径有所改变。Mx与M′y原子半径差异性会产生系列缺陷，而裂纹的长度和裂纹尖端的曲率半径会决定裂纹对应力的放大程度，又长又尖锐的裂纹具有最大的增益作用，M位二元MAX相中裂纹扩展更为曲折。作为结果，M位二元MAX相的强度与断裂韧性与M位单元MAX相相比均有提高。
进一步地，所述M位二元的MAX相材料的形态包括粉体、块体、薄膜等中的任意一种或两种以上的组合，性能均符合上述规律，且不限于此。
本发明实施例的另一个方面提供的一种M位二元的MAX相材料的制备方法包括：熔盐法、热压法、放电等离子体烧结法等，但不限于此。
在一些实施例中，所述制备方法具体包括：
将M和/或含M材料、M′和/或含M′材料、A和/或含A材料、X和/或含X材料、无机盐按(0.01～3.99):(0.01～3.99):1:(1～3):(0～10)的摩尔比混合，并将所获混合物于惰性气氛中在800℃～1700℃高温于大气压下反应180～420min，再后处理获得M位二元的MAX相材料；所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别包括Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn、Al、Zn、Cu、Ge、Cd、Ga、In、Pb、S、Si或P元素，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，所述含M材料包括含M的合金，且不限于此。
进一步地，所述含M′材料包括含M′的合金，且不限于此。
进一步地，所述含A材料包括含A的合金，且不限于此。
进一步地，所述含X材料包括含X的合金，且不限于此。
进一步地，所述无机盐包括NaCl、KCl等中的任意一种或两种的组合，且不限于此，例如还可包含NaF、KF、NaBr、KBr、NaI、Na2SO4、K2SO4、Na2CO3、K2CO3等中的任意一种或两种的组合。
进一步地，所述M和/或含M材料、M′和/或含M′材料、A和/或含A材料、X和/或含X材料为粉体，且粒度为500nm～100μm。
进一步地，所述无机盐为粉体，且粒径为500nm～1mm。
在一些实施方案中，所述的后处理包括：在所述的高温反应结束后，以去离子水和酒精对所获的反应产物进行数次清洗，之后40～80℃干燥1～24h，获得所述M位二元的MAX相材料。
本发明实施例的另一个方面还提供了前述任一种M位二元的MAX相材料在超高温、生物医学或能源等领域有潜在应用前景。
综上所述，本发明无繁琐工艺易实现，组分可根据需求与应用调控相关元素，既扩充了MAX相材料体系成员，也为获得更多的M位二元的二维MXenes材料提供了可能。且制备的M位二元MAX相在材料超高温、生物医学和能源等领域有潜在应用前景。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例及附图，进一步阐明该发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，但其中的实验条件和设定参数不应视为对本发明基本技术方案的局限。并且本发明的保护范围不限于下述的实施例。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料和试剂均通过商业途径购买。
实施例1：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(TixVy)2SnC块体材料。
该(TixVy)2SnC块体的制备方法如下：
(1)将TiC粉、V粉、Sn粉、碳粉，按照1:1:1:1的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于石墨模具内，进行放电等离子体烧结。反应条件为：反应温度为1600℃，保温时间为200min，压力为10kN，惰性气氛保护。待温度降到室温后，取出石墨模具内反应产物。
(3)对反应产物进行抛光，去除表面杂质相。乙醇浸泡超声清洗后将其放入50℃的烘箱内，12小时后取出，得到块体产物(TixVy)2SnC。
利用X射线衍射谱(XRD)检测块体产物(TixVy)2SnC，其XRD图如图1所示，利用扫描电子显微镜(SEM)观察块体产物(TixVy)2SnC，其SEM图如图2所示，其能谱图如图3所示，电子衍射花样图如图4所示。
实施例2：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(VxNby)2SnC粉体材料。
该(VxNby)2SnC粉体的制备方法如下：
(1)将VC粉、Nb粉、Sn粉、无机盐(NaCl+KCl)按1:1:1:1:10的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1200℃，保温时间为240min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入50℃的烘箱内，12h后取出，得到固体产物(VxNby)2SnC。
利用X射线衍射谱(XRD)检测块体产物(TixVy)2SnC，其XRD图如图5所示，利用扫描电子显微镜(SEM)观察块体产物(TixVy)2SnC，其SEM图如图6所示，其能谱图如图7所示，电子衍射花样图如图8所示。
实施例3：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(ZrxHfy)2AlC粉体材料。
该(ZrxHfy)2AlC粉体的制备方法如下：
(1)将Zr粉、Hf粉、Al粉、碳粉、无机盐(Na2CO3+KF)按照1:1:1:1:6的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1150℃，保温时间为180min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1小时，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入50℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物(ZrxHfy)2AlC。
实施例4：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(ScxZry)2SnC粉体材料。
该(ScxZry)2SnC粉体的制备方法如下：
(1)将Sc粉、ZrH2粉、Sn粉、石墨粉、无机盐(NaI+K2SO4)按照0.8:1.2:1:1:6的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为800℃，保温时间为420min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入60℃的烘箱内，12h后取出，得到固体产物(ScxZry)2SnC。
实施例5：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(MoxTiy)2SnC粉体材料。
该(MoxTiy)2SnC粉体的制备方法如下：
(1)将Mo粉、Ti粉、Sn粉、碳粉、无机盐NaCl按照0.6:1.4:1:1:4的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1700℃，保温时间为180min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1小时，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入50℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物(MoxTiy)2SnC。
实施例6：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(ZrxYy)2SnC粉体材料。
该(ZrxYy)2SnC粉体的制备方法如下：
(1)将Zr粉、Y粉、Sn粉、碳粉、无机盐(Na2SO4+KBr)按照1.5:0.5:1:1:10的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为900℃，保温时间为200min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1小时，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入60℃的烘箱内，8小时后取出，得到固体产物(ZrxYy)2SnC。
实施例7：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(ZrxVy)2SnC块体材料。
该(ZrxVy)2SnC块体的制备方法如下：
(1)将Zr粉、V粉、Sn粉、碳粉按照1.6:0.4:1:1的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于石墨模具内，进行热压烧结。反应条件为：反应温度为1500℃，保温时间为420min，惰性气氛保护。待温度降到室温后，取出石墨模具内反应产物。
(3)将反应产物进行抛光去除表面杂质相，放入乙醇中并超声清洗30分钟后倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，将其放入70℃的烘箱内，6h后取出，得到固体产物(ZrxVy)2SnC。
实施例8：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(VxHfy)2GeC粉体材料。
该(VxHfy)2GeC粉体的制备方法如下：
(1)将V粉、HfH2粉、Ge粉、碳粉和无机盐(KCl+NaF)按照1.2:0.8:1:1:5的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为900℃，保温时间为180min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入50℃的烘箱内，6h后取出，得到固体产物(VxHfy)2GeC。
实施例9：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(TixNby)2GaC粉体材料。
该(TixNby)2GaC粉体的制备方法如下：
(1)将TiC粉、Nb粉、Ga粉和无机盐(KCl+NaBr)按照1:1:1:10的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1700℃，保温时间为300min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入80℃的烘箱内，1h后取出，得到固体产物(TixNby)2GaC。
实施例10：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(NbxHfy)2SnC粉体材料。
该(NbxHfy)2SnC粉体的制备方法如下：
(1)将Nb粉、HfH2粉、Sn粉、碳粉和无机盐(KCl+NaCl)按照1.4:0.6:1:1:8的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1300℃，保温时间为420min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入40℃的烘箱内，6h后取出，得到固体产物(NbxHfy)2SnC。
实施例11：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(TixTay)4SnN3粉体材料。
该(TixTay)4SnN3粉体的制备方法如下：
(1)将TiN粉、Ta粉、Sn粉和无机盐(KCl+NaCl)按照3.99:0.01:1:8的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1700℃，保温时间为420min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入40℃的烘箱内，1h后取出，得到固体产物(TixTay)4SnN3。
实施例12：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(TixCry)3CdC2粉体材料。
该(TixCry)3CdC2粉体的制备方法如下：
(1)将Ti粉、Cr粉、Cd粉、碳粉和无机盐(KCl+NaCl)按照2:1:1:2:8的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1300℃，保温时间为420min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入40℃的烘箱内，24h后取出，得到固体产物(TixCry)3CdC2。
实施例13：本实施例中，M位二元的MAX相材料为(VxMny)2SC粉体材料。
该(VxMny)2SC粉体的制备方法如下：
(1)将V粉、Mn粉、S粉、碳粉和无机盐(KCl+NaCl)按照1.4:0.6:1:1:8的比例称取，将上述材料研磨混合，得到混合物。
(2)将混合物置于刚玉坩埚内，放入高温管式炉内进行反应。反应条件为：反应温度为1300℃，保温时间为420min，惰性气氛保护。待管式炉温度降到室温后，取出坩埚内反应产物。
(3)用去离子水和酒精洗涤反应产物：将反应产物放入烧杯中，加入去离子水，搅拌并超声清洗30分钟后静置1h，倒掉上清液。洗涤反应产物三次后，再用乙醇清洗后将其放入40℃的烘箱内，1h后取出，得到固体产物(VxMny)2SC。
本发明实施例3-13所获M位二元的MAX相材料的结构与实施例1-2中的产品一致。此外，本案发明人还以本说明书述及的其它原料及工艺条件替代前述实施例1-13中的相应原料及工艺条件进行了相关实验，例如，将实施例1中的Sn替换为Zn、Cu、In、Pb、Si、P等元素，结果均显示，可以获得M位二元的MAX相材料。
综述之，较之现有的MAX相材料，本发明前述实施例提供的M位二元的MAX相材料工艺可控，制备简单，适合大规模工业化生产能耗低，极大地丰富了MAX相材料体系。本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
在本发明案通篇中，在将组合物描述为具有、包含或包括特定组份之处或者在将过程描述为具有、包含或包括特定过程步骤之处，预期本发明教示的组合物也基本上由所叙述组份组成或由所叙述组份组成，且本发明教示的过程也基本上由所叙述过程步骤组成或由所叙述过程步骤组组成。
应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种M位二元的MAX相材料，其特征在于：所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别选自Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn元素，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。
2.根据权利要求1所述的M位二元的MAX相材料，其特征在于：所述的X为CaNb,其中0≤a≤1，0≤b≤1,a+b＝1。
3.根据权利要求1所述的M位二元的MAX相材料，其特征在于：所述M位二元的MAX相材料的晶胞由(Mx,M′y)n+1Xn单元与A单元交替堆垛而成。
4.根据权利要求1所述的M位二元的MAX相材料，其特征在于：所述M位二元的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。
5.如权利要求1-4中任一项所述M位二元的MAX相材料的制备方法，其特征在于包括：熔盐法、热压法、放电等离子体烧结法中的至少一种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于包括：
将M和/或含M材料、M′和/或含M′材料、A和/或含A材料、X和/或含X材料、无机盐按(0.01～3.99):(0.01～3.99):1:(1～3):(0～10)的摩尔比混合，并将所获混合物于惰性气氛中在800℃～1700℃高温于大气压下反应180～420min，再后处理获得M位二元的MAX相材料；所述M位二元的MAX相材料的分子式表示为(Mx,M′y)n+1AXn，0<x<1,0<y<1，x+y＝1，其中M、M′分别选自Ta、Sc、Hf、V、Nb、Mo、Zr、Cr、Ti、Mn、Y元素中的任意一种，且M与M′不相同，A为Sn元素，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。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述含M材料包括含M的合金；
和/或，所述含M′材料包括含M′的合金；
和/或，所述含A材料包括含A的合金；
和/或，所述含X材料包括含X的合金；
和/或，所述无机盐包括NaCl、KCl、NaF、KF、NaBr、KBr、NaI、Na2SO4、K2SO4、Na2CO3、K2CO3中的任意一种或两种的组合。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述M和/或含M材料、M′和/或含M′材料、A和/或含A材料、X和/或含X材料为粉体，且粒度为500nm～100μm；
和/或，所述无机盐为粉体，且粒径为500nm～1mm。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述的后处理包括：在所述的高温反应结束后，以去离子水和酒精对所获的反应产物进行数次清洗，之后40～80℃干燥1～24h，获得M位二元的MAX相材料。
10.权利要求1-4中任一项所述M位二元的MAX相材料在超高温、生物医学或能源领域中的用途。
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