[发明专利]一种六方氮化硼材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种六方氮化硼材料及其制备方法和用途。所述六方氮化硼材料为由多孔氮化硼晶须和多孔氮化硼片层组成的组装结构，或多孔氮化硼晶须结构，分布有介孔和大孔，比表面积可达420m²/g。其制备方法包括：(1)将硼酸、三聚氰胺和可选的表面活性剂加入水中混合并加热，调节溶液pH为3‑11，结晶，固液分离得到前驱体；(2)将步骤(1)所述的前驱体在氨气或包含氨气的混合性气氛下进行两段式煅烧还原，得到所述六方氮化硼材料。其用途是作为吸附金属离子和/或有机物的吸附剂。本发明还提供了该材料的循环再生方法。该材料是一种优良的吸附剂，吸附性能和循环再生性能优异，在水处理领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于应用材料制备以及环境保护领域，涉及一种六方氮化硼材料及其制备方法和用途，尤其涉及一种由片层和晶须构成组装结构或由晶须结构构成的六方多孔氮化硼材料及其制备方法和用途。

背景技术

人类的生产和生活活动产生的含有重金属、油类和有机物的废水由于某些原因未经处理或处理未达标就排向自然环境，由此导致的水污染已经对生态环境，公众健康和社会经济的可持续发展造成严重威胁。各种有效去除水体中的重金属以及有机物的处理技术与方法受到了世界各国政府和研究者们的极大关注。采用吸附技术来处理含重金属和有机物的废水是一种非常有效和具有发展前景的方法之一。因此，设计，研究和开发具有特殊或优异性能的吸附材料，是该领域最前沿和最引人注目的研究热点之一。

氮化硼(boron nitride，BN)是典型的III-V族非金属化合物，是由氮原子和硼原子构成的分子晶体。氮化硼常见的三种异构体：包括六方氮化硼(h-BN)、立方氮化硼(c-BN)和斜方氮化硼(o-BN)。其中，六方氮化硼结构与石墨相似，因此它质地柔软可加工性强，又有“白石墨”之称。h-BN材料具有机械性能好、导热性能高、化学性质稳定、抗氧化能力强等一系列优异性能，在储氢材料、催化剂载体、环境保护等领域有着潜在的应用价值。但到目前为止，h-BN材料在这些领域中并未得到广泛应用，主要原因是至今没有合适的方法合成出高吸附性能的h-BN材料。

已有报道中，具有微孔/介孔的BN对有机和无机污染物的吸附能力较高。制备方法主要有模板法、元素替代法、硬模板复制和自组装等几种方法。Han等人用活性炭作为硬模板复制合成活性BN(W.Q.Han,R.Brutchey,T.D.Tilley and A.Zettl 2004 Nano Lett.4,173.)。Lian等人自组装合成空心球BN(G.Lian,X.Zhang,S.J.Zhang,D.Liu,D.Cui andQ.Wang,Energy.Environ.Sci.2012,5,7072)。Tang等人以铂作为催化剂辅助合成崩溃BN纳米管(C.C.Tang,Y.Bando,X.X.Ding,S.R.Qi,D.J.Golberg,AM.CHEM.SOC.2002,124,155603.)。Li等人合成的微孔/介孔BN(J.Li,J.Lin,X.W.Xu,X.H.Zhang,Y.M.Xue,J.Mi,Z.J.Mo,Y.Fan,L.Hu,J.Zhang,F.B.Meng,S.D.Yuan,C.C.Tang,Nan otech.2013,24,155603.)。这些方法都不适宜大规模化生产高质量的用于水处理和水净化的BN，原因包括模板不能完全除去、产率低和原料成本高等。现有报道中，Li等人自组装合成的微孔/介孔BN(J.Li,J.Lin,X.W.Xu,X.H.Zhang,Y.M.Xue,J.Mi,Z.J.Mo,Y.Fan,L.Hu,J.Zhang,F.B.Meng,S.D.Yuan,C.C.Tang,Nanotech.2013,24,155603.)对有机和无机污染物的吸附能力是最高的，其在常温下每克微孔/介孔BN吸附有机和无机污染物的量分别是0.293和0.373克。