CN113233470A - 一种二维过渡金属硼化物材料、其制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种二维过渡金属硼化物材料、其制备方法及应用。所述二维过渡金属硼化物材料的分子式表示为MB或M_nB_2n‑2，M选自前过渡金属Mn、W，或者Mn、W与Cr、Fe、Mo的任意两种及以上的组合，B为硼元素，n为2、3或4。该二维过渡金属硼化物具有四方晶系结构，空间群为Cmmm。本发明还提供了前述二维过渡金属硼化物材料通过MAB相在稀碱溶液刻蚀的制备的方法。本发明提供的二维过渡金属硼化物材料的层状材料具有磁性可调、导热、电导、多活性位点等一系列优点，通过调控M位元素的含量、位置和种类来调控其结构和性质；并且，制备工艺简单易操作，在吸波、储能、催化等领域具有潜在的应用前景。

Description

一种二维过渡金属硼化物材料、其制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种无机材料，具体涉及二维过渡金属硼化物材料及其制备方法与应用，属于材料技术领域。

背景技术

MBenes是一类新型的二维过渡金属硼化物材料，同二维过渡金属碳(氮)化物MXenes类似，MBenes纳米片理论上也可以通过对母相MAB相(M指过渡金属元素，A为主族元素，B为硼)的A位进行化学刻蚀，配合后续的物理剥离获得【J.Mater.Chem.A,2017,5:23530–23535；Chem.Mater.,2017,29:8953-8957】。目前已经合成MAB相有20余种，包括MoAlB、WAlB、Fe₂AlB₂、Cr₂AlB₂、Mn₂AlB₂、Cr₃AlB₄、Cr₄AlB₆、(Mo_x,Cr_1-x)AlB、(Mo_x,W_1-x)AlB、(Fe₂,Cr_2-x)AlB₂等。其中，当n＝1时，如MoAlB和WAlB空间群为Cmcm，其晶体结构由M₂B₂亚晶体结构同2层的Al原子层交替堆垛而成。当n＝2-4时，通式可以表示为Mn_AB_2n-2，空间群为Cmmm，其晶体结构由M_nB_2n-2和1层的Al原子层交替堆垛而成【J.Am.Chem.Soc.,2018,140:8833-8840】。目前关于MBenes的研究还比较少，虽然理论上已经预测了Fe₂B₂、Mn₂B₂、Cr₂B₂等的结构稳定性，然而实验上仅有对Cr₂AlB₂进行化学刻蚀的报道，以及对MoAlB相中Al原子层的部分刻蚀的报道。

航天材料及工艺研究所的周延春研究员团队(CrB)【J.Mater.Sci.Technol.,2018,34:2022–2026】和The Pennsylvania State University的Raymond E.Schaak教授团队(MoB)【Chem.Mater.,2017,29:8953-8957；J.Am.Chem.Soc.2018,140:8833-8840】分别通过1.25M稀盐酸和10％NaOH或LiF/HCl混合液在室温条件下从对应的MAB母相(Cr₂AlB₂、MoAlB)成功得到了手风琴状的MBenes颗粒。其中，Raymond E.Schaak教授团队发现MoAlB中的2层Al原子在刻蚀过程中呈现拓扑化学抽离的现象。刻蚀前期，单层Al原子的抽离使得MoAlB局部晶体结构逐步转变成Mo₆Al₅B₆、Mo₄Al₃B₄、Mo₃Al₂B₃或Mo₂AlB₂，最终他们预测可能通过对Mo₂AlB₂相的刻蚀得到MoB型的MBenes材料。北京航空航天大学的孙志梅教授团队通过密度泛函理论预测了Mo₂B₂和Fe₂B₂在锂离子电池和电催化领域应用的潜力【J.Mater.Chem.A,2017,5:23530–23535】。他们发现，锂离子在二维Mo₂B₂和Fe₂B₂扩散时全方向都具有很小的能垒，其最小能垒为0.27eV(Mo₂B₂)和0.24eV(Fe₂B₂)，同常用的LIB电极材料石墨(0.4eV)、石墨烯(0.277eV)、MoS₂(0.22eV)、Ti₃C₂ MXenes(0.28eV)相近。但是二维Mo₂B₂和Fe₂B₂的理论比容量可达～444mAh/g(Mo₂B₂)和～665mAh/g(Fe₂B₂)，要优于Ti₃C₂MXenes(～320mAh/g)、Ca₂N(～320mAh/g)和石墨(～372mAh/g)。二维Mo₂B₂和Fe₂B₂的氢吸附吉布斯自由能(ΔGH*)近乎为零，表明其对析氢反应具有良好的催化活性。大连理工大学的赵纪军教授团队利用密度泛函理论筛选了MnB、HfB、ZrB、Au₂B、Mo₂B、Nb₅B₂、Nb₃B₄、Ta₃B₄、V₃B₄、OsB₂、FeB₂和RuB₂的铁磁性【Nanoscale Horiz.,2018,3:335--341】。他们发现二维MnB具有较高的居里温度(345K)和比较强的金属铁磁性(3.2μB/Mn)。同时，经过-F和-OH功能化有助于提升后二维MnB的居里温度(405K和600K)。

综上，理论研究表明MBenes材料具有其他常见二维材料所不具备的优异的本征磁学性能，这使得MBenes在二维材料功能化应用领域具有独特的研究价值。然而，目前对MBenes材料的研究仍处于起步阶段，对MBenes材料的合成机理、结构稳定性、表面官能团的影响作用等内容仍缺乏***的研究。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种二维过渡金属硼化物材料、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二维过渡金属硼化物材料，它的分子式表示为MB或M_nB_2n-2，其中M为前过渡金属族元素中的任意一种或两种以上的任意组合，B为硼元素，n为2、3或4。

在一些实施例中，所述的M为Mn、W中的任意一种或两种的组合。

进一步地，除了Mn、W，所述M还可包括Cr、Fe、Mo等中的任意一种或两种以上的任意组合。

本发明实施例还提供了一种二维过渡金属硼化物材料的制备方法，其包括：采用稀碱溶液刻蚀反应除去MAB相材料中的A位元素，获得所述二维过渡金属硼化物材料。

进一步地，所述制备方法包括：将MAB相材料在浓度为0.1mol/L～2mol/L的稀碱溶液中刻蚀0.5h～24h，剥离MAB相材料的A位Al元素，即可获得二维过渡金属硼化物材料。

本发明实施例还提供了所述二维过渡金属硼化物材料于吸波、储能或催化等领域中的用途。与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：

本发明提供的二维过渡金属硼化物材料的层状材料具有磁性可调、导热、电导、多活性位点等一系列优点，通过调控M位元素的含量、位置和种类来调控其结构和性质；并且，制备工艺简单易操作，在吸波、储能、催化等领域具有潜在的应用前景。

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Mn₂AlB₂经稀碱刻蚀后的XRD图；

图2a和图2b是本发明实施例1中Mn₂AlB₂经稀碱刻蚀前、后的SEM图；

图3和图4分别是本发明实施例1所获Mn₂B₂材料的常温磁化曲线和磁化率曲线图。

具体实施方式

本发明合成二维过渡金属硼化物材料对于拓展二维材料种类和调控物质化学性质有着非常重要的意义；其次，利用MAB相材料M位元素可以与其他元素形成合金化合物的特点，可以合成M位固溶的的全新MAB相材料，可以作为二维过渡金属硼化物的前驱体，在材料合成手段上是一种创新，也为其他二维过渡金属硼化物的合成提供全新的合成策略；此外，二维过渡金属硼化物材料，通过调控M位元素的含量、位置和种类来调控其结构和性质，达到其在吸波、储能、催化等领域应用目的。

本发明实施例的一个方面提供的一种二维过渡金属硼化物，所述二维过渡金属硼化物的分子式表示为MB或M_nB_2n-2，其中M选自前过渡金属族元素的任意一种或两种以上的任意组合，B为硼元素，n为2、3或4。

在一些实施例中，所述的M包括过渡金属Mn、W，或者Mn、W与Cr、Fe、Mo中的任意两种及以上的组合形成的合金，且不限于此。

在一些实施例中，所述的B为硼。

进一步地，所述二维过渡金属硼化物具有四方晶系结构，空间群为Cmmm。

进一步地，所述二维过渡金属硼化物具有良好的磁学、电学、热学性能。

例如，初步研究发现，Mn₂B₂材料在常温下呈现磁学行为。

本发明实施例的另一个方面提供的一种二维过渡金属硼化物的制备方法包括：采用稀碱溶液刻蚀反应除去MAB相材料中的A位元素，获得所述二维过渡金属硼化物材料。

在一些实施例中，所述制备方法包括：将MAB相材料在浓度为0.1mol/L～2mol/L的稀碱溶液中刻蚀反应0.5h～24h，剥离MAB相的A位Al元素即可获得二维过渡金属硼化物材料。

其中，所述MAB相材料的制备方法包括：将M和/或含M材料、A和/或含A材料、B和/或含B材料按的目标材料的摩尔比均匀混合，并将所获混合物于惰性气氛中在1000～1200℃高温反应6～12h，获得所述的MAB相材料。

进一步地，所述MAB相材料的分子式表示为MAB或M_nAB_2n-2，其中M选自前过渡金属族的任意一种或两种以上的任意组合，B为硼元素，n为2、3或4。

在一些实施例中，所述的M包括过渡金属Mn、W，或者Mn、W与Cr、Fe、Mo中的任意两种及以上的组合形成的合金，且不限于此。

在一些实施例中，所述含M材料包括含M单质和/或含M的合金，但不限于此。

进一步地，所述含A材料包括含铝单质和/或含铝的合金，但不限于此。

进一步地，所述含B材料包括含硼单质和/或含硼的合金，但不限于此。

进一步地，所述MAB相材料的制备过程中还可以加入氯化钠、氯化钾等无机盐。

进一步地，所述稀碱溶液中所含碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铵等碱溶液中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。

进一步地，所述稀碱溶液中碱性物质的浓度为0.1mol/L～2mol/L。

进一步地，所述刻蚀反应的时间为0.5h～24h，温度为15～40℃。本发明采用碱液刻蚀可满足某些在常规酸洗刻蚀环境中无法稳定的材料体系，比如Mn₂AlB₂，该材料在酸洗体系会完全溶解。

本发明实施例的另一个方面还提供了前述任一种二维过渡金属硼化物材料在吸波、储能、催化等领域中的用途。

下面结合实施例及相应附图对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。

实施例1：本实施例中，M位是锰元素Mn₂B₂材料。

该Mn₂B₂材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉2.20g、200目铝粉0.65g、2-3μm硼粉0.43g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1050℃，保温时间6h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的Mn₂AlB₂粉末研磨至500目，用稀KOH溶液(0.5mol/L)以1gMn₂AlB₂粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应0.5h。

(5)上述经稀KOH溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。参阅图1可见，在11.6°、23.4°等处出现一系列的新峰，该数值符合布拉格方程，2dsinθ＝nλ，因此极有可能表示的是同一新物质的同个晶面系。同时经过搜寻只在33.6°、38.2°发现出现一个较弱的新峰，可能属于上述新物质。因此，可以判断，所得的新物质极有可能具有明显择优取向。从SEM观察可以应证上述判断，可以看到大块的Mn₂AlB₂粉末颗粒表面覆盖了一层层的1-3μm左右的薄片(平行时，如图2b)或者蜂窝状的薄片(与表面有一定角度时，如图2b)。这与原表面完全不一样，后者表面是光滑的(如图2(a))。对上述薄片进行能谱分析发现，该薄片含Mn、Al、B、C、O、Au(喷金处理)。对比未经酸碱后处理的Mn₂AlB₂粉末能谱分析可以发现，该薄片是表面带有含氧官能团的缺铝的Mn₂B₂薄片。

进一步地，磁化曲线分析(图3和图4)显示这种Mn₂B₂薄片在常温下呈现本征超顺磁性，这是目前二维材料中比较罕见的。

表2对图2选定区域EDS分析结果

实施例2：本实施例中，M位是锰元素Mn₂B₂材料。调整刻蚀剂浓度至1mol/L。

该Mn₂B₂材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉2.20g、200目铝粉0.65g、2-3μm硼粉0.43g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1050℃，保温时间6h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的Mn₂AlB₂粉末研磨至500目，用稀氢氧化钡溶液(1mol/L)以1gMn₂AlB₂粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应0.5h。

(5)上述经稀氢氧化钡溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。从图1中可以，该刻蚀剂浓度下也可以得到目标的Mn₂B₂材料。

实施例3：本实施例中，M位是钨元素WB材料。

该WB材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的钨粉2.76g、200目铝粉0.40g、2-3μm硼粉0.16g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1150℃，保温时间12h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的WAlB粉末研磨至500目，用稀KOH溶液(2mol/L)以1gWAlB粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应24h。

(5)上述经稀KOH溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。

实施例4：本实施例中，M位是钨元素和钼元素(W_0.5Mo_0.5)B材料。

该(W_0.5Mo_0.5)B材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的钨粉1.38g、2-3μm的钼粉0.72g、200目铝粉0.40g、2-3μm硼粉0.16g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1100℃，保温时间6h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的(W_0.5Mo_0.5)AlB粉末研磨至500目，用稀氢氧化铵溶液(1mol/L)以1g(W_0.5Mo_0.5)AlB粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应12h。

(5)上述经稀氢氧化铵溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。

实施例5：本实施例中，M位是锰元素和铬元素(Mn_0.5Cr_0.5)₂B₂材料。

该(Mn_0.5Cr_0.5)₂B₂材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉0.82g、1μm的铬粉0.78g、200目铝粉0.405g、2-3μm硼粉0.32g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1200℃，保温时间6h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的(Mn_0.5Cr_0.5)₂AlB₂粉末研磨至500目，用稀氢氧化钙溶液(0.1mol/L)以1g的(Mn_0.5Cr_0.5)₂AlB₂粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应6h。

(5)上述经稀氢氧化钙溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。

实施例6：本实施例中，M位是锰元素和铬元素(Mn_0.5Fe_0.5)₂B₂材料。

该(Mn_0.5Fe_0.5)₂B₂材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉0.82g、1μm的铁粉0.84g、200目铝粉0.405g、2-3μm硼粉0.32g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1000℃，保温时间8h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的(Mn_0.5Fe_0.5)₂AlB₂粉末研磨至500目，用稀NaOH溶液(0.5mol/L)以1g的(Mn_0.5Fe_0.5)₂AlB₂粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应3h。

(5)上述经稀NaOH溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。

实施例7：本实施例中，M位是锰元素和铬元素(Mn_0.5Cr_0.5)₃B₄材料。

该(Mn_0.5Cr_0.5)₃B₄材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉0.82g、1μm的铬粉0.78g、200目铝粉0.27g、2-3μm硼粉0.43g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1200℃，保温时间8h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的(Mn_0.5Cr_0.5)₃AlB₄粉末研磨至500目，用稀KOH溶液(1mol/L)以1g的(Mn_0.5Cr_0.5)₃AlB₄粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应3h。

(5)上述经稀KOH溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。

实施例8：本实施例中，M位是锰元素和铬元素(Mn_0.5Cr_0.5)₃B₄材料。

该(Mn_0.5Cr_0.5)₃B₄材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉0.82g、1μm的铬粉0.78g、200目铝粉0.27g、2-3μm硼粉0.43g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1200℃，保温时间8h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的(Mn_0.5Cr_0.5)₃AlB₄粉末研磨至500目，用稀KOH溶液(0.5mol/L)以1g的(Mn_0.5Cr_0.5)₃AlB₄粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应3h。

(5)上述经稀KOH溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。

实施例9：本实施例中，M位是锰元素和铬元素(Mn_0.5Cr_0.5)₄B₆材料。

该(Mn_0.5Cr_0.5)₄B₆材料的制备方法如下：

(1)称取粒度1μm的锰粉1.10g、1μm的铬粉1.04g、200目铝粉0.27g、2-3μm硼粉0.65g、氯化钠5.84g、氯化钾7.45g将上述材料研磨混合，得到混合物。

(2)将混合物放到管式炉中进行反应。反应条件为：反应温度1200℃，保温时间8h，惰性气氛保护。待烧结***温度降到室温后，取出氧化铝坩埚内反应产物。

(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40℃的烘箱内，12小时后取出，得到固体产物。

(4)将新合成的(Mn_0.5Cr_0.5)₄AlB₆粉末研磨至500目，用稀KOH溶液(2mol/L)以1g的(Mn_0.5Cr_0.5)₃AlB₄粉末比200ml溶液的比例均匀混合，利用Ar气氛保护反应3h。

(5)上述经稀KOH溶液处理的粉末用去离子水清洗，抽滤真空烘干，手套箱保存。本发明实施例3-9所获二维过渡金属硼化物的层状材料的性能基本与实施例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1-9中的相应原料及工艺条件进行了相关实验，结果均显示，可以获得二维过渡金属硼化物的层状材料。综述之，本发明前述实施例提供的二维过渡金属硼化物的层状材料具有磁性可调、导热、电导、多活性位点等一系列优点，且制备工艺简单易操作，在吸波、储能、催化等领域具有潜在的应用前景。

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)

1.一种二维过渡金属硼化物材料，其特征在于：所述二维过渡金属硼化物材料的分子式表示为MB或M_nB_2n-2，其中M为前过渡金属族元素，B为硼元素，n为2、3或4。

2.根据权利要求1所述的二维过渡金属硼化物材料，其特征在于：所述M包括Mn、W中的任意一种或两种的组合，优选的，所述M还包括Cr、Fe、Mo中的任意一种或两种以上的组合。

3.根据权利要求1所述的二维过渡金属硼化物材料，其特征在于：所述二维过渡金属硼化物材料具有四方晶系结构，空间群为Cmmm；和/或，所述二维过渡金属硼化物材料在常温下呈现磁学行为。

4.由权利要求1-3中任一项所述二维过渡金属硼化物材料的制备方法，其特征在于包括：采用稀碱溶液刻蚀反应除去MAB相材料中的A位元素，获得所述二维过渡金属硼化物材料；

其中，所述MAB相材料的分子式表示为MAB或M_nAB_2n-2，其中M选自Mn和/或W，或者，Mn和/或W与Cr、Fe、Mo中的任意一种或两种以上的组合，A为铝元素，B为硼元素，n为2、3或4。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述MAB相材料具有四方晶系结构，空间群为Cmmm，晶胞由MB或M_nB_2n-2结构单元与含铝原子层交替堆垛而成。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括：将M和/或含M材料、A和/或含A材料、B和/或含B材料均匀混合，并将所获混合物于惰性气氛中在1000～1200℃高温反应6～12h，获得所述的MAB相材料。

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单质和/或含M的合金；和/或，所述含A材料包括含铝单质和/或含铝的合金；和/或，所述含B材料包括含硼单质和/或硼的合金。

8.根据权利要求4所述的稀碱溶液，其特征在于：所述稀碱溶液中所含碱性物质包括氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡、氢氧化铵中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述稀碱溶液中碱性物质的浓度为0.1mol/L～2mol/L。

9.根据权利要求4所述的稀碱溶液，其特征在于：所述刻蚀反应的时间为0.5h～24h，温度为15～40℃。

10.权利要求1-3中任一项所述二维过渡金属硼化物材料于吸波、储能或催化领域中的用途。

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