超级电容器和锂电池具有功率密度大、能量密度高、寿命长、安全性好等优点,是目前最为常用的二次储能装置。它们的电化学性能都与电极材料相关。二维晶体材料相对于其母体材料具有很多特异的性能,特别是较高的比表面积,被视为潜在的电极材料。本文利用HF刻蚀Ti3Al C2成功制备出一种新型的二维碳化物晶体MXene,研究了其制备的影响因素及热稳定性,并将其用于超级电容器电极和锂离子电池负极。温度、时间是影响MXene制备的重要因素。尿素、氨水、二甲基甲酰胺等小分子插层可以进一步剥离MXene。热重和示差扫描量热分析结果显示MXene可以在小于800°C氩气气氛中稳定存在。在氧气气氛下,200°C时MXene部分氧化,形成一种新型的结构:锐钛矿分布于MXene片层上;1000°C时MXene全部氧化为二氧化钛。由于Ti3SiC2具有良好的耐腐蚀性,所以不能通过HF刻蚀制备MXene。由于MXene具有亲水性以及相对较低的比表面积使其在KOH电解液中的电化学性能比在有机电解液中的电化学性能好。在电流密度为2.5 A/g时最高体积比电容为119.8 F/cm3。在MXene中添加炭黑可以提高电容器的电化学性能,这是因为炭黑可以阻止MXene的择优取向,为离子快速扩撒提供通道,增加电极片的导电能力。电化学测试表明MXene用于锂离子电池负极材料具有较高的嵌锂和脱锂潜能,同时MXene中的电荷储存是由锂离子的嵌入形成,并不是转换反应。MXene在1C下的循环稳定电容量为131 mAh/g,表明MXene可以作为锂离子电池负极材料。此外,利用无压烧结,以TiC/Sn/TiH2和2TiH2/Sn/C混合粉体在1200°C保温1 h获得了高纯Ti2SnC。以TiC/1.1Al/TiH2和2TiH2/1.1Al/C为原料在1400°C保温1h成功制备高纯Ti2AlC。证明了Ti3AlC2可以和AlTi反应生成Ti2AlC。