[发明专利]一种海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构及其制备方法

说明书

本发明涉及一种海胆状氮化硼纳米球‑纳米管分级结构及其制备方法。该分级结构包括氮化硼纳米球及由球状中心发射出来的氮化硼纳米管。所述方法包括：在去离子水中依次加入分散剂和石墨烯，经超声、磁力搅拌处理后形成稳定分散液，再加入氧化硼，在指定温度下恒温搅拌至泥浆状，真空干燥后得到前驱体；将所得前驱体置于真空管式炉中，在氩气气氛中持续加热至一定温度后再通入氨气进行反应，随后自然冷却至室温得到初步产物，经处理后可得到海胆状氮化硼纳米球‑纳米管分级结构。本发明方法制备工艺简单，不需要任何金属催化剂，制备的氮化硼纳米分级结构纯度高、结晶性好、形貌均一、结构稳定、比表面积大，在功能材料领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构及其制备方法。

背景技术

随着信息科学、能源制造等技术的发展，纳米材料的应用日益广泛，成为当今最热门的研究领域之一。氮化硼纳米材料由于具有高熔点，高化学稳定性，高导热性和高热稳定性等优点，在工业生产、能源开发、光电子器件、航空航天、化学试剂、生物制药等领域有着重要的应用。根据维度、形貌和尺寸的不同，氮化硼纳米材料有纳米球、纳米空心球、纳米棒、纳米管、纳米带、纳米片等。而对不同维度、形貌和尺寸的氮化硼纳米材料的可控制备是目前各个学科研究的热点，同时也是其工业化应用的重要前提。

不同的氮化硼纳米结构，其性质也不同。氮化硼纳米管，与碳纳米管结构相似，可用作纳米电子器件、纳米结构陶瓷以及抗氧化包覆层等方面，因其优异的吸附性，在储氢材料、环境净化材料等领域也有着潜在的重要应用。在现有方案中，常用的氮化硼纳米管制备方法有电弧放电法，激光烧蚀法，模板法，球磨退火法，化学气相沉积法以及热还原法等，但这些方法存在产率低，纯度低，制备温度高，成本高或者工艺复杂难以产业化等缺点。其中球磨法由于其反应温度较低，且实验步骤相对简单，被广泛用来制备氮化硼纳米管。但球磨法在制备氮化硼管的同时会引入金属杂质元素，所需球磨时间很长，且产物形貌并不可控。

此外，氮化硼纳米球更是非常少见的纳米结构。将氮化硼纳米球与氮化硼纳米管通过简单的工艺进行复合组装成海胆状的纳米管-球分级结构，通过控制形貌和尺寸，提高其比表面积，进而提高催化活性和吸附活性，使其具有更高的理论储氢潜能。本发明所制备的氮化硼纳米分级结构为海胆状，该结构由球状中心发射出的大量纳米管组成，其性能较比于传统氮化硼纳米管具有更大的优势，可以有效扩宽氮化硼在功能纳米材料领域的应用。目前，暂时未见对海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构的专利和文献报道。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构及其制备方法。本发明提供的海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构的制备方法工艺简单、重复性好、无需任何金属杂质催化剂，同时所得海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构纯度高、形貌均一、结晶性佳、稳定性好。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构，包括氮化硼纳米球及由球状中心发射出来的氮化硼纳米管。

优选的，所述氮化硼纳米球的直径为3-5μm。

优选的，所述氮化硼纳米管长为1-3μm，直径为200-300nm。

本发明提供了上述海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备前驱体：在去离子水中依次加入分散剂和石墨烯，经超声、磁力搅拌处理后形成稳定分散液，再加入氧化硼，在指定温度下恒温搅拌至泥浆状，真空干燥后，得到前驱体；

(2)海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得前驱体置于真空管式炉中，在氩气气氛中持续加热至一定温度后再通入氨气进行反应，随后自然冷却至室温，得到初步产物，经处理后可得到海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构。