CN105098162A - 一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法 - Google Patents

一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，它属于纳米陶瓷材料合成与制备领域。它要解决现有Ti3C2Tx/石墨烯复合材料的制备工艺复杂及效率低的问题。方法：一、制备Ti3AlC2粉末；二、制备堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；三、制备悬浮液；四、取制备片层状的Ti3C2Tx粉体；五、与氧化石墨烯复合，即完成。本发明的制备方法只需要制备Ti3C2Tx粉体，采用氧化石墨烯作为原料，可以在市场上直接购买，不仅原料制备的周期相对较短，而且氧化石墨烯表面同样含有官能团，亲水性更好，更容易和Ti3C2Tx复合在一起；且抽滤只需要1次，效率高，工艺简单、具有较强的推广和应用价值。

Description

一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法
技术领域
本发明属于纳米陶瓷材料合成与制备领域，具体涉及一种MXene复合材料的制备方法。
背景技术
Ti3C2Tx作为一种新型的二维材料，其理论体积比电容远高于所有的碳材料，在锂离子电池方面极具应用前景。剥离后的Ti3C2Tx材料相比其多层结构能够储存更多的锂离子，但是由于制备过程中Ti3C2Tx片层产生堆垛的现象，限制了其储存锂离子的能力；制备过程中Ti3C2Tx会与水和腐蚀剂发生化学反应，使其表面存在官能团，严重影响了其导电性能，同样限制了其在锂离子电池方面的应用。目前只有Ti3C2Tx可以成功制备并进行电化学性能等测试，同Ti3AlC2相比其储锂能力和体积比电容提高四倍之多，应用前景广阔。
石墨烯具有和Ti3C2Tx类似的二维层状结构，电子迁移率高达200000cm2v-1s-1，可用作储能材料，例如燃料电池，锂离子电池等。在石墨烯片层中***0维、1维和2维纳米材料可有效降低石墨烯片的堆垛数量，进一步提高其锂离子存储能力。
通过在Ti3C2Tx片层中***石墨烯，一方面增大Ti3C2Tx材料的片层间距，提高其储存锂离子的能力；另一方面提高碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的导电性。进一步推动碳化钛纳米片/石墨烯复合材料在锂离子电池方面的应用前景。
目前，采用交替抽滤的方法制备出6-10层厚的三明治形状的Ti3C2Tx/石墨烯复合材料：首先将Ti3C2Tx的悬浮液通过真空辅助抽滤的方法抽滤到一张聚丙烯薄膜上，再在其基础上抽滤一层石墨烯，如此交替抽滤，得到6-10层的Ti3C2Tx/石墨烯复合材料；这种方法需要分别制备Ti3C2Tx和石墨烯的悬浮液，相对来说工艺复杂，原料制备时间较长，且抽滤次数过多，失败可能性较大，因此效率较低。
发明内容
本发明目的是为了解决现有Ti3C2Tx/石墨烯复合材料的制备工艺复杂及效率低的问题，而提供一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法。
一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:(1.1～1.3):2混匀后，在1400℃～1500℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为20wt.％～50wt.％的氢氟酸中腐蚀4～24h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:(10～100)混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散2～24h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌6～24h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本发明具有以下有益效果：
1、本方法中可通过调节氢氟酸的浓度和腐蚀时间、Ti3C2Tx与石墨烯的质量比和搅拌时间、离心的时间和次数、超声波功率和振动时间等来提高碳化钛/石墨烯复合材料的性能，获得二维碳化钛/石墨烯片层。
2、本发明的制备方法只需要制备Ti3C2Tx粉体，采用氧化石墨烯作为原料，可以在市场上直接购买，不仅原料制备的周期相对较短，而且氧化石墨烯表面同样含有官能团，亲水性更好，更容易和Ti3C2Tx复合在一起；且抽滤只需要1次，效率高。
3、本发明制备的Ti3C2Tx粉体具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。同时在Ti3C2Tx中掺杂石墨烯不仅为了提高其导电性，还可以抑制团聚的发生，提高其电化学的性能(容量，充放电特性，循环性能，倍率特性)，扩大其在锂离子电池方面的应用范围。
4、本发明中掺杂石墨烯，能够有效增大Ti3C2Tx材料的片层间距，提高了碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的储锂性能，应用范围更广阔。
5、本方法由于采用抽滤法，更容易制备出混合均匀，性能优异的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料，比Ti3C2Tx材料性能更优异，且工艺简单、生产效率高，具有较强的推广和应用价值。
附图说明
图1是实施例1中浓度为30wt.％的氢氟酸中腐蚀4h的Ti3C2Tx的SEM图；
图2是实施例2中浓度为30wt.％的氢氟酸中腐蚀12h的Ti3C2Tx的SEM图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:(1.1～1.3):2混匀后，在1400℃～1500℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为20wt.％～50wt.％的氢氟酸中腐蚀4～24h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:(10～100)混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散2～24h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌6～24h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施方式步骤二中将Ti3AlC2粉末放入浓度为20wt.％～50wt.％的氢氟酸中腐蚀4～24h，目的是使Ti3AlC2相中的Al被腐蚀掉。
本实施方式步骤二中腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，目的是去除氢氟酸。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，步骤一中将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.2:2混匀后，在1450℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，步骤二中将Ti3AlC2粉末放入浓度为40wt.％的氢氟酸中腐蚀12h。其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，步骤三中将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:20混合。其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，步骤二和步骤三中的离心速度均为100rpm～4000rpm、离心时间均为30min～120min、离心次数均为1～10次。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，步骤四中加入去离子水并超声震荡分散12h。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，步骤四中超声波功率为300W～600W、超声波频率为20～40KHz。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:(200～1000)。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:(10～100)。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是，步骤五中室温搅拌12h。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是，步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:(1～99)。其它步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是，步骤三和步骤五中有机溶剂均为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或TritonX100。其它步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：
可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.2:2混匀后，在1400℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为30wt.％的氢氟酸中腐蚀4h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与二甲基亚砜按照质量比为1:20混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散6h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到二甲基亚砜中，室温搅拌6h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施例步骤二和步骤三中的离心速度均为1000rpm、离心时间均为60min、离心次数均为3次。
本实施例步骤四中超声波功率为500W、超声波频率为30KHz。
本实施例步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:600。
本实施例步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:50。
本实施例步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:10。
本实施例步骤二中氢氟酸中腐蚀4h的Ti3C2Tx的SEM图，见图1，可以看出Ti3C2Tx具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。但是由于其表面存在的官能团严重影响了Ti3C2Tx的导电性，而层片的团聚现象同时影响了Ti3C2Tx的电化学性能。因此加入石墨烯形成复合材料以提高其导电性，并且在Ti3C2Tx或石墨烯的层片中掺入其他材料可有效减少团聚的片层数量，所以在Ti3C2Tx中掺杂石墨烯不仅为了提高其导电性，还可以抑制团聚的发生，提高其电化学的性能(容量，充放电特性，循环性能，倍率特性)，扩大其在锂离子电池方面的应用范围。
实施例2：
可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.1:2混匀后，在1500℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为30wt.％的氢氟酸中腐蚀12h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:20混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散12h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌6h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备，获得碳化钛/石墨烯片层；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施例步骤二和步骤三中的离心速度均为2000rpm、离心时间均为40min、离心次数均为2次。
本实施例步骤四中超声波功率为400W、超声波频率为30KHz。
本实施例步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:700。
本实施例步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:60。
本实施例步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:5。
本实施例步骤二中氢氟酸中腐蚀12h的Ti3C2Tx的SEM图，见图2，可以看出Ti3C2Tx具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。但是由于其表面存在的官能团严重影响了Ti3C2Tx的导电性，而层片的团聚现象同时影响了Ti3C2Tx的电化学性能。因此加入石墨烯形成复合材料以提高其导电性，并且在Ti3C2Tx或石墨烯的层片中掺入其他材料可有效减少团聚的片层数量，所以在Ti3C2Tx中掺杂石墨烯不仅为了提高其导电性，还可以抑制团聚的发生，提高其电化学的性能(容量，充放电特性，循环性能，倍率特性)，扩大其在锂离子电池方面的应用范围。
实施例3：
可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.1:2混匀后，在1400℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为40wt.％的氢氟酸中腐蚀24h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:20混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散6h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌6h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施例步骤二和步骤三中的离心速度均为1000rpm、离心时间均为50min、离心次数均为3次。
本实施例步骤四中超声波功率为300W、超声波频率为40KHz。
本实施例步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:500。
本实施例步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:20。
本实施例步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:5。
本实施例步骤二中氢氟酸中腐蚀24h的Ti3C2Tx，经检测，具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。
实施例4：
可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.2:2混匀后，在1500℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为50wt.％的氢氟酸中腐蚀6h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:30混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散6h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌12h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施例步骤二和步骤三中的离心速度均为3000rpm、离心时间均为30min、离心次数均为4次。
本实施例步骤四中超声波功率为500W、超声波频率为30KHz。
本实施例步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:500。
本实施例步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:20。
本实施例步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:15。
本实施例步骤二中氢氟酸中腐蚀6h的Ti3C2Tx，经检测，具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。
实施例5：
可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.2:2混匀后，在1450℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为30wt.％的氢氟酸中腐蚀16h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:30混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散8h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌10h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施例步骤二和步骤三中的离心速度均为4000rpm、离心时间均为30min、离心次数均为4次。
本实施例步骤四中超声波功率为600W、超声波频率为20KHz。
本实施例步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:500。
本实施例步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:30。
本实施例步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:20。
本实施例步骤二中氢氟酸中腐蚀16h的Ti3C2Tx，经检测，具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。
实施例6：
可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.3:2混匀后，在1500℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为50wt.％的氢氟酸中腐蚀4h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:50混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散2h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌20h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
本实施例步骤二和步骤三中的离心速度均为4000rpm、离心时间均为40min、离心次数均为4次。
本实施例步骤四中超声波功率为600W、超声波频率为40KHz。
本实施例步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:700。
本实施例步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:30。
本实施例步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:40。
本实施例步骤二中氢氟酸中腐蚀4h的Ti3C2Tx，经检测，具有一种层片状的结构，这种结构类似于石墨烯，锂离子在层片之间会发生扩散，起到储存锂离子的作用，可应用于锂离子电池中做电极材料。

Claims (10)

1.一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于它按以下步骤实现：
一、将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:(1.1～1.3):2混匀后，在1400℃～1500℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷，然后进行粉碎，得到Ti3AlC2粉末；
二、将Ti3AlC2粉末放入浓度为20wt.％～50wt.％的氢氟酸中腐蚀4～24h，腐蚀后溶液加入去离子水进行离心处理，然后将沉淀物烘干，得到堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体；
三、将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:(10～100)混合，然后进行离心处理，得到悬浮液；
四、取悬浮液的上清液，加入去离子水并超声震荡分散2～24h，烘干后得到片层状的Ti3C2Tx粉体；
五、将片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯同时加入到有机溶剂中，室温搅拌6～24h，然后进行抽滤，去除有机溶剂，再在80℃下烘干，即完成可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备；
其中步骤二堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体中T为腐蚀后粉末上形成的-F基团或-OH基团。
2.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中将Ti、Al、C粉末按照摩尔比3:1.2:2混匀后，在1450℃下通过无压烧结合成Ti3AlC2相陶瓷。
3.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中将Ti3AlC2粉末放入浓度为40wt.％的氢氟酸中腐蚀12h。
4.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中将堆垛的层片状Ti3C2Tx粉体与有机溶剂按照质量比为1:20混合。
5.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤二和步骤三中的离心速度均为100rpm～4000rpm、离心时间均为30min～120min、离心次数均为1～10次。
6.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤四中超声波功率为300W～600W、超声波频率为20～40KHz。
7.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤四悬浮液的上清液中有Ti3C2Tx，Ti3C2Tx与去离子水的质量比为1:(200～1000)。
8.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中片层状的Ti3C2Tx粉体和氧化石墨烯的总质量与有机溶剂的质量比为1:(10～100)。
9.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤五中氧化石墨烯和片层状的Ti3C2Tx粉体的质量比为1:(1～99)。
10.根据权利要求1所述的一种可用于锂离子电池负极的碳化钛纳米片/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于步骤三和步骤五中有机溶剂均为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或TritonX100。
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