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三元层状化合物Ti2SC作为MAX相材料中的一员,兼有金属和陶瓷的双重属性。因此,Ti2SC具有广泛的应用前景。经理论计算,二维纳米MAX相材料比块体材料拥有更优异的性能。本论文采用自蔓延高温合成法合成了Ti2SC材料,以该Ti2SC粉末为原料,通过放电等离子烧结(SPS),得到了Ti2SC块体材料。考察了烧结温度,保温时间等工艺条件对Ti2SC力学性能和微观形貌的影响。同时,在粉末Ti2SC的基础上制备Ti2SC纳米片,并对其进行石墨烯改性,探索了纳米级Ti2SC以及经石墨烯改性的Ti2SC作为负极材料在锂离子电池中的应用。将Ti/S/C/Al为2：1：1：0.1的摩尔比混合粉料经高温自蔓延成功制备了纯度较高的Ti2SC,通过K-值法估算出Ti2SC的纯度达92.44%。自蔓延高温合成反应过程中存在液相可显著促进反应的快速进行,适量的Al助剂能在反应体系中尽早地形成液相,加速Ti的扩散,促进中间相的形成,进而促进Ti2SC的大量合成。以制得的Ti2SC为原材料,经400r/min的转速高能球磨4h,用乙醇作为溶剂,超声处理240min,成功制备Ti2SC纳米片,纳米片层直径约为100-300nm。自蔓延高温合成的Ti2SC粉末为原料,采用SPS工艺,真空状态,40MPa的压力及1250℃的烧结温度下保温5min,制备得到了高纯致密的Ti2SC块体材料,此材料具有优异的力学性能。其密度为4.57g/cm3,致密度达到98.28%,维氏硬度为8.61 GPa,断裂韧性达到5.81 MPa·m/2。其断面形貌为层片状和板条状晶粒混合结构,具有自增韧的效果。纳米Ti2SC材料作为一种新材料用于锂离子负极材料的制备表现出优异的稳定性能,循环性能和倍率性能。在100mA/g,200mA/g,400mA/g, 1000mA/g,1600mA/g和电流密度下的稳定容量分别达到了175mAh/g,170mAh/g,133mAh/g,113mAh/g,90mAh/g,由于其较大的比表面积和独特的结构,性能显著优于微米级的Ti2SC材料。纳米Ti2SC/RGO复合材料作为锂离子负极材料,在100mA/g,200mA/g,400mA/g, 800mA/g,1600mA/g电流密度下的稳定容量分别为413mAh/g,370mAh/g,310mAh/g, 266mAh/g和212mAhy g。相较于纯纳米Ti2SC材料,纳米Ti2SC/RGO复合材料在原来的基础上具备优良的循环性能,稳定性及倍率性能,且稳定后的容量值取得了进一步提高。