本发明属于新型碳材料，具体涉及一种常压下催化合成二维金刚石的方法。
背景技术：
1、二维金刚石结合了体相金刚石和二维材料的优异特性，具有优良的传热性能、超低摩擦、高固有频率和可调带隙，在纳米光子学、超灵敏谐振器传感器和提高耐磨性等方面具有潜在的技术和工业应用前景。然而，二维金刚石的制备条件往往都比较苛刻，例如通过高压可以使少层石墨烯转变成二维金刚石结构，但是该制备二维金刚石的方法是可逆的，压力一旦释放，二维金刚石又会重新转变为石墨烯结构。通过化学诱导法虽然可以使少层石墨烯转变为稳定的二维金刚石，但是非碳原子的引入会影响二维金刚石的本质性质。
2、如现有技术中公布号为cn114959632 a的专利申请公开了一种二维金刚石纳米片材料的制备方法，采用与金刚石具有同素异构体的石墨作为金刚石限域生长模板制备金刚石/石墨复合纳米片，并通过后处理方法刻蚀其中石墨相和非晶碳相，从而可以大面积制备金刚石纳米片。但是，该方法中二维金刚石的制备条件比较苛刻。
3、因此，开发一种在常压下合成二维金刚石的新方法是该领域的研究热点。
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，为了解决二维金刚石的制备条件苛刻的问题，本发明的目的在于设计提供一种常压催化合成二维金刚石的方法和应用。本发明方法在常压下能够合成稳定二维金刚石。
2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、一方面，本发明提供了一种常压下催化合成二维金刚石的方法，包括以下步骤：
4、(1)取少层ti3c2 mxene粉末和ni金属粉末，混合均匀，预先压制成ti3c2/ni圆柱块(避免少层ti3c2 mxene与空气接触发生氧化反应)，再施加压实应力并保持，获得ti3c2/ni压实体；
5、(2)取ti3c2/ni压实体置于管式炉中，第一次通入氩气(以排出石英管内的残留空气)，升温(以避免在升温过程中少层ti3c2 mxene发生氧化)，关闭氩气通入氯气进行蚀刻反应，反应结束后停止通入氯气，同时通入氩气，获得具有二维金刚石结构的碳材料；
6、(3)取具有二维金刚石结构的碳材料置于管式炉中，在空气气氛下，升温并保持，获得二维金刚石，以去除样品中的非金刚石相。
7、所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，步骤(1)中所述少层ti3c2 mxene的制备方法为：
8、(a)称取lif，加入hcl溶液中，室温搅拌，获得均匀的混合溶液；
9、(b)向混合溶液中加入ti3alc2粉末，水浴搅拌进行反应，反应完成后用hcl离心洗涤，再若干次用水离心洗涤至ph至6～7，在惰性气体气氛下冰浴超声处理(温度保持在5℃以下，避免ti3c2 mxene在超声过程中发生氧化)，离心处理，取上层液体，冷冻，干燥，获得少层ti3c2 mxene粉末。
10、所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，步骤(a)中所述lif与hcl溶液的质量体积比为(3.2～4):(32～48)g/ml；
11、所述hcl溶液的浓度为9m；
12、所述搅拌的时间为15～30min。
13、所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，步骤(b)中所述ti3alc2粉末与lif的质量比为1:(1.6～2)；
14、所述水浴搅拌的条件为：温度40～50℃，时间30～36h；
15、所述hcl离心洗涤的条件为：转速3200～3800rpm，时间5～10min，离心洗涤次数为2～3次；
16、所述超声处理的条件为：超声功率160～200w，超声时间2～4h；
17、所述水离心洗涤的条件为：转速3200～3800rpm，时间20～30min。
18、所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，步骤(1)中所述少层ti3c2 mxene粉末与ni金属粉末的质量比为1:1～10；
19、所述ti3c2 mxene粉末的层数≤10；
20、所述ni金属粉末的粒径为50nm-1μm；
21、所述预先压制的压力为2～8mpa；
22、所述施加压实应力为5～6gpa，保持的时间为5～10min。
23、所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，步骤(2)中所述第一次通入氩气的流速为300～600ml/min，时间为10～20min；
24、所述升温的条件为：升温速率15℃/min，升温至1000℃；
25、所述通入氯气的流速为30～60ml/min；
26、所述刻蚀反应的时间为1.5～2.5h。
27、所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，步骤(3)中所述升温的条件为：升温速率5～10℃/min，升温至475～525℃；
28、所述保持的时间为15～20h。
29、第二方面，本发明提供了任一项所述的方法在合成二维金刚石中的应用。
30、第三方面，本发明提供了一种二维金刚石，通过任一项所述的方法合成得到的。
31、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
32、本发明通过六面顶压机施加压实应力的方式，将纳米级的镍粉以高应力状态引入到少层ti3c2 mxene片层间。在后续的氯气蚀刻过程中，ti3c2 mxene中的ti原子被选择性蚀刻去除，剩余的c原子在具有高应力状态下的镍催化剂的作用下重组形成二维金刚石结构。本发明所制备的二维金刚石的横向尺寸范围为100-180nm，厚度范围为2.47-4.12nm，且本发明方法的合成条件容易实现，工艺简单，成本低。
1.一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，步骤(1)中所述少层ti3c2 mxene的制备方法为：
3.如权利要求2所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，步骤(a)中所述lif与hcl溶液的质量体积比为(3.2～4):(32～48)g/ml；
4.如权利要求2所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，步骤(b)中所述ti3alc2粉末与lif的质量比为1:(1.6～2)；
5.如权利要求1所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，步骤(1)中所述少层ti3c2 mxene粉末与ni金属粉末的质量比为1:1～10；
6.如权利要求1所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，步骤(2)中所述第一次通入氩气的流速为300～600ml/min，时间为10～20min；
7.如权利要求1所述的一种常压下催化合成二维金刚石的方法，其特征在于，步骤(3)中所述升温的条件为：升温速率5～10℃/min，升温至475～525℃；
8.如权利要求1-7任一项所述的方法在合成二维金刚石中的应用。
9.一种二维金刚石，其特征在于，通过如权利要求1-7任一项所述的方法合成得到的。
