熔盐辅助碳诱导Ti_(3)AlC_(2)分解制备碳化钛纳米片

摘要

二维过渡金属碳化物因其独特的性质而成为极具吸引力的纳米材料。以炭黑和Ti_(3)AlC_(2)粉体为原料,以期通过在熔盐环境下实现碳还原Ti_(3)AlC_(2)合成碳化钛(TiC)纳米片。研究结果表明,炭黑可以诱导Ti_(3)AlC_(2)分解,随着加热温度的升高,Ti_(3)AlC_(2)的分解程度逐渐加剧。Ti_(3)AlC_(2)在低温(1000~1100℃)下可以严重分解为Al、Ti、Ti_(2.9)Al_(2.1)和TiC,Al和Ti可与微量氧反应生成少量的TiO_(2)和Al2O3,生成的TiC为纳米颗粒,而引入熔盐是确保TiC纳米片形成的必要条件。通过优化制备工艺得到合成高含量TiC纳米片的适宜条件:炭黑与Ti_(3)AlC_(2)物质的量比为1.05∶1,氯化钠与氯化钾的质量比为1∶1,盐的总质量与炭黑和Ti_(3)AlC_(2)混合物的质量比为2∶1;氩气保护,1000℃保温2 h。通过熔盐热处理得到以TiC为主并含有少量Al2O3的试样。产物中TiC的形貌为细小的纳米片,厚度约为10 nm、长度约为170 nm。