[0001] 本发明涉及纳米复合材料的制备领域，具体说是一种微观结构为“手风琴”状碳化钛-Ti3S4复合纳米材料的制备方法。

[0002] 石墨烯以及类石墨烯二维纳米材料是近年来新兴的纳米材料，由于其独特的结构和性质，使其可以广泛应用于储能、催化、电子等领域。碳化钛二维纳米材料是一种新型的类石墨烯纳米材料，具有厚度薄、电导率高等优点，可以应用于锂离子电池、锂硫电池、超级电容器、燃料电池等领域，但其较低的质量比容量限制了其进一步的发展和应用。

[0003] 通过化学刻蚀Ti3SiC2、Ti3AlC2或者Ti2AlC层状陶瓷材料的方法可以制备出微观结构为“手风琴”状二维结构碳化钛纳米片的组合体，经过进一步的硫化处理，可以在保持碳化钛微观结构不发生变化的同时将其部分表面或边缘硫化，生成钛的硫化物，这样可以在保持碳化钛高电导率的同时，以钛的硫化物对其表面进行修饰，从而达到提高其储锂比容量以及倍率性能的能力。

[0004] 为了提高锂离子电池的比容量、倍率性能和充放电循环性能，本发明的目的在于提供一种微观结构为“手风琴”状碳化钛-Ti3S4复合纳米材料及其制备方法，以该复合材料为负极应用于锂离子电池中，能够有效提高锂离子电池的比容量、倍率性能和充放电循环性能。

[0005] 为达到上述目的，本发明的技术方案为：首先，通过HF化学处理Ti3SiC2、Ti3AlC2或者Ti2AlC陶瓷材料，可以制备出微观结构为“手风琴”状的碳化钛二维纳米材料组合体，其中碳化钛纳米片之间通过范德华力结合在一起；其次，在600-1300oC的高温条件下，以N2或者Ar惰性气体为载气，通过单质硫与上述碳化钛纳米材料进行反应，可以将碳化钛纳米片的部分表面或者边缘硫化，从而制备出微观结构为“手风琴”状的碳化钛-Ti3S4的纳米复合材料。

[0006] 本发明的优良效果在于：通过在高温条件下的碳化钛纳米片与单质硫的化学反应可以制备出微观结构为“手风琴”状的碳化钛-Ti3S4的纳米复合材料，该方法具有工艺简单、收率高、成本低等优点，便于工业化生产。以本发明制备的碳化钛-Ti3S4的纳米复合材料为负极应用于锂离子电池中，能够显著提高锂离子电池的比容量、倍率性能及充放电循环性能。

[0007] 1.采用本发明制备的碳化钛-Ti3S4纳米复合材料片作为锂离子电池的负极材料，有效提高了锂离子电池的比容量，改善了锂离子电池的倍率性能和充放电循环性能。

[0008] 2.本发明制备微观结构为“手风琴”状碳化钛-Ti3S4的纳米复合材料的方法，具有产率高、成本低、工艺简单等优点，便于工业化放大生产。

[0009] 3.采用本发明制备的碳化钛-Ti3S4纳米复合材料，在保持碳化钛高电导率的同时， Ti3S4纳米片或者纳米粒子能够以良好的结合力生长在碳化钛纳米片的面上和边缘。

[0010] 实施例 1在室温条件下通过40%的HF溶液处理Ti3SiC2粉末材料，制备出微观结构为手风琴状的Ti3C2材料，将该Ti3C2材料放置于管式炉中间位置处，尽可能的接近热偶放置的位置，同时将单质硫粉放置在Ti3C2材料的上风口位置，以Ar为载气，以5oC/min的升温速率升至o
1000C，保温1h即可获得微观结构为“手风琴”状的Ti3C2-Ti3S4纳米复合材料。以所制备的Ti3C2-Ti3S4纳米复合材料为电极材料，通过与乙炔黑以及聚偏氟乙烯混合后涂覆于铜片上（质量比为80:10:10），经过真空烘干后作为电极，以金属锂片作为对电极，以含1mol L-1 LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯（DMC）混合溶液为电解质（EC/DMC的体积比为1:1），在-1
0.01-3V的测试电压下，经过充放电50次循环之后该电极的可逆比容量为560 mAh g ，仍能够保持初始容量的95%， 在1000mA g-1的电流密度下，电极的可逆比容量可达230 mAh g-1。

[0011] 实施例 2在室温条件下通过30%的HF溶液处理Ti3AlC2粉末材料，制备出微观结构为手风琴状的Ti3C2材料，将该Ti3C2材料放置于管式炉中间位置处，尽可能的接近热偶放置的位置，同时将单质硫粉放置在Ti3C2材料的上风口位置，以N2为载气，以5oC/min的升温速率升至1100oC，保温30min即可获得微观结构为“手风琴”状的Ti3C2-Ti3S4纳米复合材料。以所制备的Ti3C2-Ti3S4纳米复合材料为电极材料，通过与乙炔黑以及聚偏氟乙烯混合后涂覆于铜片上（质量比为80:10:10），经过真空烘干后作为电极，以金属锂片作为对电极，以含1mol L-1 LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯（DMC）混合溶液为电解质（EC/DMC的体积比为1:1），在0.01-3V的测试电压下，经过充放电50次循环之后该电极的可逆比容量为530 mAh g-1，仍能够保持初始容量的93%， 在1000mA g-1的电流密度下，电极的可逆比容量可达215 mAh g-1。

[0012] 实施例 3在室温条件下通过15%的HF溶液处理Ti2AlC粉末材料，制备出微观结构为手风琴状的Ti2C材料，将该Ti2C材料放置于管式炉中间位置处，尽可能的接近热偶放置的位置，同时将单质硫粉放置在Ti3C2材料的上风口位置，以N2为载气，以5oC/min的升温速率升至900oC，保温2h即可获得微观结构为“手风琴”状的Ti2C-Ti3S4纳米复合材料。以所制备的Ti2C-Ti3S4纳米复合材料为电极材料，通过与乙炔黑以及聚偏氟乙烯混合后涂覆于铜片上（质量比为80:
10:10），经过真空烘干后作为电极，以金属锂片作为对电极，以含1mol L-1 LiPF6的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯（DMC）混合溶液为电解质（EC/DMC的体积比为1:1），在0.01-3V的测试电压下，经过充放电50次循环之后该电极的可逆比容量为480 mAh g-1，仍能够保持初始容-1 -1
量的91%， 在1000mA g 的电流密度下，电极的可逆比容量可达190 mAh g 。