本發(fā)明屬于納米功能材料的制備技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種炭微球作為過渡層碳化鈦原位生長CNTs三維復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

最近，一類被稱為MXene的材料的發(fā)現(xiàn)擴展了二維材料的族群，即過渡金屬碳化物或碳氮化物，其結(jié)構(gòu)與石墨烯類似。MXene材料可通過腐蝕除去MAX相中的A層元素，并保持原來的MX結(jié)構(gòu)不變而獲得，如Ti₃C₂、Ti₂C等。MXene以其高導(dǎo)電性、大比表面積、多層結(jié)構(gòu)、良好的化學(xué)穩(wěn)定性及環(huán)境友好性，在鋰離子電池、超級電容器、光催化和傳感器等領(lǐng)域有著很大的應(yīng)用潛力。在吸附領(lǐng)域，Peng等研究表明堿金屬插層的Ti₃C₂對有毒重金屬Pb²⁺有優(yōu)異的吸附性能，可用于有效地凈化飲用水。Ti₃C₂的吸附性能與其表面豐富的活化羥基和大的比表面積密切相關(guān)，具有吸附量大，吸附速率快，靈敏度高以及可逆吸附的特點。Ti₃C₂對Pb²⁺的吸附能力不會受到溶液中其他高濃度離子(如Ca²⁺、Mg²⁺等)的影響。Ti₃C₂以其獨特的層狀結(jié)構(gòu)有望在治理有害離子、重金屬及有機污染物等方面發(fā)揮出巨大的作用。作為新型儲能材料，在鋰離子電池和超級電容器上，近年來對于MXenes的研究也有很多。Naguib等將Ti₂CT_x應(yīng)用于LIBs電極上，在C/25的倍率下，其比容量為225mAh/g；以1C進(jìn)行80次循環(huán)充放電后，其充比容量為110mAh/g；以3C進(jìn)行120次循環(huán)充放電后，其比容量為80mAh/g；以10C進(jìn)行200次循環(huán)充放電后，其充電容量為70mAh/g。MXene納米材料自身良好的導(dǎo)電性和二維層狀結(jié)構(gòu)是其電化學(xué)性能優(yōu)異的源泉。然而Ti₃C₂納米材料自身導(dǎo)電性和比容量偏低，導(dǎo)致其電化學(xué)性能欠佳，MXene基電化學(xué)電容器的應(yīng)用也有待進(jìn)一步探究。

碳納米管是典型的一維量子材料，具有良好的導(dǎo)電、力學(xué)、熱學(xué)性能，以及很高的環(huán)境穩(wěn)定性(耐強酸、強堿腐蝕)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使其在鋰離子電池、超級電容器、傳感器和吸波等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于碳納米管具有優(yōu)越的電學(xué)及力學(xué)性能，被認(rèn)為是復(fù)合材料的理想添加相。碳納米管作為加強相和導(dǎo)電相，在納米復(fù)合材料領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。

Zhao等通過交替過濾MXene和CNT分散液制制備出柔性三明治狀MXene/CNT復(fù)合紙電極，對比純的MXene與CNT任意比例混合得到的MXene/CNT紙，該電極的電化學(xué)性能顯著提高。Yan等將Ti₃C₂浸沒在二甲基亞砜中經(jīng)磁力攪拌、間歇超聲處理等一系列過程得到Ti₃C₂薄片，將商用CNTs經(jīng)過超聲處理得到穩(wěn)定懸液，然后將Ti₃C₂薄片與CNTs通過超聲處理以不同質(zhì)量比充分混合，而后將混合液過濾、干燥得到Ti₃C₂/CNT復(fù)合材料；但是商用CNTs的價格比較高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種炭微球作為過渡層碳化鈦原位生長CNTs三維復(fù)合材料及其制備方法，采用葡萄糖作為碳源，制得的三維復(fù)合材料電化學(xué)性能好。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

包括以下步驟：

(1)將Ti₃C₂納米粉體分散于超純水中，分散均勻后再加入葡萄糖，攪拌5～30min后進(jìn)行水熱反應(yīng)，得Ti₃C₂@C復(fù)合材料；其中Ti₃C₂納米粉體和葡萄糖的質(zhì)量比為(0.05～0.2)：(0.1～0.4)；

(2)將Ti₃C₂@C復(fù)合材料加入到超純水中，分散均勻后再加入Co(NO₃)₂·6H₂O，攪拌反應(yīng)2～6h；反應(yīng)結(jié)束后再加入尿素，在恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到前驅(qū)體粉末，其中Ti₃C₂@C復(fù)合材料、Co(NO₃)₂·6H₂O和尿素的質(zhì)量比為(0.2～0.5)：(0.1～0.4)：(3.0～30.0)；將前驅(qū)體粉末進(jìn)行熱處理，得到炭微球作為過渡層碳化鈦原位生長CNTs三維復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，步驟(1)中Ti₃C₂納米粉體和超純水之比為(50～200)mg：(10～60)mL。

進(jìn)一步地，步驟(1)中Ti₃C₂納米粉體加入超純水中超聲分散30min再加入葡萄糖。

進(jìn)一步地，步驟(1)中水熱反應(yīng)是在160～200℃反應(yīng)8～24h。

進(jìn)一步地，步驟(2)中每200～500mg Ti₃C₂@C復(fù)合材料加入到100～400mL超純水中。

進(jìn)一步地，步驟(2)中的恒定溫度在60～100℃之間。

進(jìn)一步地，步驟(2)中的熱處理在Ar的保護(hù)下進(jìn)行。

進(jìn)一步地，熱處理溫度為600～1000℃，時間為0.5～3h。

進(jìn)一步地，熱處理的升溫速率為3～5℃/min。

一種利用如上所述的制備方法制得的炭微球作為過渡層碳化鈦原位生長CNTs三維復(fù)合材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明首先利用水熱法制備出Ti₃C₂@C復(fù)合材料，Ti₃C₂表面的C可保護(hù)Ti₃C₂結(jié)構(gòu)的完整性，且其主要以炭微球形式存在，均勻包覆在Ti₃C₂表面，通過控制水熱反應(yīng)溫度、時間及葡萄糖含量，可實現(xiàn)Ti₃C₂表面炭微球形貌及化學(xué)組成的調(diào)控，炭微球表面含有大量含氧官能團(tuán)且親水性很強；而后采用簡單熱解法制備出Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料，這種方法能夠低成本、快捷、環(huán)保、安全的通過改變前驅(qū)體中尿素的含量，從而實現(xiàn)Ti₃C₂表面CNTs長度及密度的可控生長。較之直接在Ti₃C₂表面生長出CNTs制備出Ti₃C₂@CNTs的方法，在Ti₃C₂表面包覆炭微球?qū)雍笤偕LCNTs，更易實現(xiàn)Ti₃C₂@CNTs三維復(fù)合材料的可控制備，且生長出的CNTs質(zhì)量更高，從而Ti₃C₂@CNTs的電化學(xué)性能、吸波性能、光催化等性能也更佳，為其進(jìn)一步在鋰離子電池、光催化、吸波等領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。此外，這種簡單熱解法由于其對設(shè)備要求低、操作簡便、成本低廉等優(yōu)勢，有利于實現(xiàn)工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。搜索文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)至今尚未有人在Ti₃C₂表面原位生長出碳納米管，且實現(xiàn)Ti₃C₂表面碳納米管的可控生長。

本發(fā)明三維復(fù)合材料是由二維層狀Ti₃C₂、過渡層炭微球及生長于Ti₃C₂表面的分布密度高的多壁碳納米管組成，在Ti₃C₂表面生長出碳納米管，利用碳納米管提供電子傳輸通道，提高材料的導(dǎo)電率，而Ti₃C₂可提高碳納米管間的傳輸能力，從而有效解決了一維碳納米管和二維Ti₃C₂的熱與電子傳輸?shù)姆较蛞蕾囆院洼^低的面外傳導(dǎo)性，使復(fù)合材料在三維空間都具有良好的電性能。本發(fā)明制備的三維復(fù)合材料在電化學(xué)儲能材料、吸波材料和催化劑載體等上具有重要的使用價值。

【附圖說明】

圖1為實施例1制備的Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的SEM圖(a)和XRD圖(b)。

圖2為實施例1制備的Ti₃C₂@C@CNTs6.0三維復(fù)合材料(a)在不同掃速(0.002V/s-0.1V/s)下的CV曲線圖；(b)為其容量隨掃速的變化曲線。

圖3分別是葡萄糖加入量為0.4g以及0.1g時Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的SEM圖，其中(a)為0.4g，(b)為0.1g。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

以上所述的Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備包括下述步驟：

步驟一，三元層狀Ti₃AlC₂陶瓷粉體的制備；

按照專利ZL201310497696.9的方法合成三元層狀Ti₃AlC₂陶瓷粉體：首先，將實驗原料TiC、Ti、Al粉體按照摩爾比為TiC：Ti：Al＝2.0：1.0：1.2進(jìn)行混料；其次，將混料、氧化鋁球石與無水乙醇按照1：3：1的質(zhì)量比于剛玉球磨罐內(nèi)進(jìn)行球磨，其中無水乙醇作為球磨助劑，氧化鋁球石為研磨介質(zhì)，球磨機轉(zhuǎn)速為300r/min，濕法球磨4h后在40℃恒溫干燥烘箱中干燥24h；然后，將干燥的混料放入剛玉坩堝，在真空熱壓碳管爐中以8℃/min的升溫速率進(jìn)行真空無壓燒結(jié)，加熱至1350℃，保溫1h，真空度＜10^-2Pa，保溫結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；最后，對燒結(jié)后的粉料干法高能球磨2h，轉(zhuǎn)速為400r/min，粉料與球石比為1：10，將磨細(xì)的粉體進(jìn)行400目過篩，即可得到粒徑小于38μm的Ti₃AlC₂陶瓷粉體。

步驟二，二維層狀Ti₃C₂納米材料的制備；

按照專利201410812056.7的方法制備二維層狀Ti₃C₂納米材料:將5g步驟(1)中所制備的Ti₃AlC₂粉體緩慢浸沒在100mL 40wt.％氫氟酸溶液中，室溫下磁力攪拌24h，轉(zhuǎn)速為1200r/min，將腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行離心分離，4500r/min用超純水離心清洗至上清液pH值約為6，再用無水乙醇清洗5次，將所得沉淀物在40℃真空干燥箱中24h烘干，即得到二維層狀Ti₃C₂納米粉體。

步驟三，Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將50～200mg步驟二所得Ti₃C₂納米粉體，加入到10～60mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.1～0.4g葡萄糖，室溫攪拌5～30min；或者是將Ti₃C₂納米粉體加入到10～60mL濃度為0.009～0.150mmolL^-1的葡萄糖溶液中進(jìn)行攪拌反應(yīng)5～30min。

其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，160～200℃反應(yīng)8～24h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

步驟四，Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將200～500mg步驟三所得Ti₃C₂@C納米粉體，加入到100～400mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.1～0.4g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌2～6h；或者是將Ti₃C₂@C納米粉體加入到100～400mL濃度為7.8～8.2mmolL^-1的Co(NO₃)₂·6H₂O溶液中，室溫攪拌2～6h。

其次，加入3.0～30.0g尿素，將上述混合液在60～100℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以3～5℃/min的升溫速率加熱至600～1000℃，熱解0.5～3h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。

實施例1

(1)Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將100mg的Ti₃C₂納米粉體，加入到60mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.4g葡萄糖，室溫攪拌30min；其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，180℃反應(yīng)10h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

(2)Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將300mg的Ti₃C₂@C納米粉體，加入到200mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.29g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌4h；其次，加入6.0g尿素，將上述混合液在80℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以4℃/min的升溫速率加熱至900℃，熱解1h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。圖1為所得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的SEM圖和XRD圖譜?？梢钥闯雒芗腃NTs均勻分布在Ti₃C₂片層兩側(cè)，顯著提高了層狀材料的比表面積及增大了片層間的距離，使得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的電化學(xué)性能及吸波等性能更優(yōu)于純的Ti₃C₂。

Ti₃C₂@C@CNTs_6.0電極的制備；

首先，分別將50-200mg以上所得Ti₃C₂@C@CNTs_6.0納米粉體與導(dǎo)電碳黑和粘結(jié)劑(PTFE)以80:15:5的質(zhì)量比混合，在瑪瑙研缽中研磨研磨15min形成均均勻泥狀物。其次，將上述泥狀物搟成薄膜，并切成1cm*1cm，然后粘在2cm*1cm面積大小的泡沫鎳上，隨后放入真空干燥箱中，80℃下干燥24h。最后，將干燥好的電極片在壓機下，20Mpa保壓1min中即分別得到Ti₃C₂@C@CNTs_6.0電極。

再次，采用三電極測試系統(tǒng)，將制作的電極片(工作電極)與鉑電極(對電極)、銀氯化銀電極(參比電極)在電解池中組裝成簡易的超級電容器，其中電解液為6mol/L KOH溶液，使用上海辰華CHI660E電化學(xué)工作站測試Ti₃C₂@C@CNTs_6.0電極的電化學(xué)性能，如循環(huán)伏安特性曲線、恒流充放電、交流阻抗及循環(huán)壽命。圖2所示，(a)為Ti₃C₂@C@CNTs_6.0在不同掃速(0.002V/s-0.1V/s)下的CV曲線圖，從圖中可以看到CV曲線圖接近于標(biāo)準(zhǔn)的矩形，表示其良好的電容性能，(b)為其容量隨掃速的變化曲線，可以看出當(dāng)掃速為0.05V/s時，其容量較純Ti₃C₂有了極大的提升。

實施例2

(1)Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將100mg的Ti₃C₂納米粉體，加入到60mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.3g葡萄糖，室溫攪拌30min；其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，180℃反應(yīng)10h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

(2)Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將300mg的Ti₃C₂@C納米粉體，加入到200mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.29g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌4h；其次，加入6.0g尿素，將上述混合液在80℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以4℃/min的升溫速率加熱至900℃，熱解1h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。

實施例3

(1)Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將100mg的Ti₃C₂納米粉體，加入到60mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.2g葡萄糖，室溫攪拌30min；其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，180℃反應(yīng)10h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

(2)Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將300mg的Ti₃C₂@C納米粉體，加入到200mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.29g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌4h；其次，加入6.0g尿素，將上述混合液在80℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以4℃/min的升溫速率加熱至900℃，熱解1h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。

實施例4

(1)Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將100mg的Ti₃C₂納米粉體，加入到60mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.1g葡萄糖，室溫攪拌30min；其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，180℃反應(yīng)10h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

(2)Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將300mg的Ti₃C₂@C納米粉體，加入到200mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.29g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌4h；其次，加入6.0g尿素，將上述混合液在80℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以4℃/min的升溫速率加熱至900℃，熱解1h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。

實施例5

(1)Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將50mg的Ti₃C₂納米粉體，加入到10mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.2g葡萄糖，室溫攪拌5min；其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，160℃反應(yīng)24h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

(2)Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將200mg的Ti₃C₂@C納米粉體，加入到100mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.1g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌2h；其次，加入3.0g尿素，將上述混合液在60℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以3℃/min的升溫速率加熱至600℃，熱解0.5h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。

實施例6

(1)Ti₃C₂@C復(fù)合材料的制備；

首先，將200mg的Ti₃C₂納米粉體，加入到30mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.2g葡萄糖，室溫攪拌20min；其次，轉(zhuǎn)入100mL水熱釜中，200℃反應(yīng)8h，即可得Ti₃C₂@C復(fù)合材料。

(2)Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備；

首先，將500mg的Ti₃C₂@C納米粉體，加入到400mL超純水中，超聲分散30min；然后，加入0.4g Co(NO₃)₂·6H₂O，室溫攪拌6h；其次，加入30.0g尿素，將上述混合液在100℃恒定溫度下持續(xù)攪拌蒸發(fā)掉水分，得到灰色前驅(qū)體；最后，將前驅(qū)體粉末用瑪瑙研缽磨細(xì)后，轉(zhuǎn)入Ar氛圍管式爐中，以5℃/min的升溫速率加熱至1000℃，熱解3h，在Ar的保護(hù)下冷卻到常溫后取出，即可得Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料。

實施例7

控制前驅(qū)體中尿素含量分別為3.0g、6.0g、....30.0g，其它條件同實施例1。

結(jié)果證明，本發(fā)明通過控制前驅(qū)體中尿素含量，可實現(xiàn)Ti₃C₂表面碳納米管長度及密度的調(diào)控，Ti₃C₂表面碳納米管長度在100～900nm。

另外，由實施例1-4得到，當(dāng)葡萄糖含量的過高時，Ti₃C₂表面包覆的炭微球粒徑分布極其不均勻，由于大量炭微球的存在產(chǎn)生交聯(lián)的概率增大，再者葡萄糖含量過高難以在短時間分解完全，如圖3所示，其中圖(a)是葡萄糖加入量為0.4g時的情況，圖3(b)是葡萄糖加入量為0.1g時的情況。

本發(fā)明提供了一種炭微球作為過渡層Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料的制備方法，包括：高純度細(xì)晶粒三元層狀Ti₃AlC₂粉體的合成；通過HF溶液腐蝕處理Ti₃AlC₂選擇性刻蝕掉選擇性刻蝕掉三元層狀Ti₃AlC₂中的Al層制備得到二維層狀Ti₃C₂納米材料；先以Ti₃C₂作為載體，采用葡萄糖作為碳源，水熱法制備出Ti₃C₂@C，在Ti₃C₂表面均勻包覆一層炭微球，Ti₃C₂表面的C可保護(hù)Ti₃C₂結(jié)構(gòu)的完整性，且其主要以炭微球形式存在，均勻包覆在Ti₃C₂表面，通過控制水熱反應(yīng)溫度、時間及葡萄糖含量，可實現(xiàn)Ti₃C₂表面炭微球形貌及化學(xué)組成的調(diào)控，以Ti₃C₂@C作為載體，炭微球表面含有大量含氧官能團(tuán)且親水性很強；鈷作為催化劑，Co²⁺離子通過與Ti₃C₂及炭微球表面含氧官能團(tuán)的離子交換作用吸附在Ti₃C₂表面；然后，加入尿素作為碳源，尿素通過與Ti₃C₂表面的Co²⁺離子形成配位化合物而插入Ti₃C₂的片層中。最后，在氬氛圍下熱解，隨著溫度的升高，Co²⁺被還原為Co納米顆粒作為CNTs生長的催化劑，而尿素分解為氮化碳，氮化碳在Co的催化下生長為CNTs。以Ti₃C₂@C為基體，Co為催化劑、尿素為碳源，在氬氛圍下采用簡單熱解法成功制備出Ti₃C₂@C@CNTs三維復(fù)合材料，這種方法能夠低成本、快捷、環(huán)保、安全的通過改變前驅(qū)體中尿素的含量，從而實現(xiàn)Ti₃C₂表面CNTs長度及密度的可控生長。對比直接在Ti₃C₂表面生長出CNTs制備出Ti₃C₂@CNTs的方法，在Ti₃C₂表面包覆炭微球?qū)雍笤偕LCNTs，更易實現(xiàn)Ti₃C₂@CNTs三維復(fù)合材料的可控制備，且生長出的CNTs質(zhì)量更高，從而Ti₃C₂@CNTs的電化學(xué)性能、吸波性能、光催化等性能也更佳，這對于擴展Ti₃C₂材料在超級電容器、鋰離子電池、納米吸附劑和吸波等領(lǐng)域的應(yīng)用，具有重要的現(xiàn)實意義。相比所報道其他制備方法，這種方法所需的實驗條件比較簡單，成本低，易操作。

本發(fā)明提供了一種炭微球作為過渡層Ti₃C₂@CNTs三維復(fù)合材料及其制備方法，提高了Ti₃C₂的導(dǎo)電性、擴大Ti₃C₂的比表面積、提高Ti₃C₂自身穩(wěn)定性等，從而擴展Ti₃C₂材料在超級電容器、鋰離子電池、納米吸附劑和吸波等領(lǐng)域的應(yīng)用。