[发明专利]氮化硼纳米结构

说明书

本发明涉及一种生产氮化硼纳米结构的方法，该方法包括在绝热辐射屏蔽环境下使氮化硼前驱体材料经受灯烧蚀。

发明领域

本发明总体上涉及氮化硼纳米结构。特别地，本发明涉及一种制备氮化硼纳米结构的方法。

发明背景

氮化硼(BN)由于其众多的显著理化特性，例如高温稳定性、抗氧化和腐蚀、化学耐久性、高导热性、大比表面积、低介电常数和5-6eV的宽带隙，一直是大量研究和发展的主题。衍生自氮化硼的结构由于其化学惰性和结构稳定性也可以表现出生物相容性并且相对无毒。

氮化硼以各种多态形式存在。例如，氮化硼可以以无定形形式(a-BN)、六边形形式(h-BN)、立方形式(c-BN)和纤锌矿形式(w-BN)存在。

众所周知，氮化硼会形成各种亚稳态的纳米结构，例如纳米管、纳米带、纳米晶须、纳米锥、纳米片和纳米球(在本领域中也称为纳米洋葱)。纳米洋葱结构可以是中空的。

纳米洋葱的球形形貌及其相对较低的密度和高比表面积使其成为各种应用(如润滑剂和润滑剂添加剂)的极佳候选者。

尽管对氮化硼纳米管和纳米片进行了广泛的研究，但由于氮化硼纳米洋葱难以制造，有关氮化硼纳米洋葱的出版物有限。

报道的生产氮化硼纳米结构的方法包括脉冲激光烧蚀、化学气相沉积、电子束辐照和热解。但是，这些程序中的大多数都需要多个步骤和/或组件，例如催化剂和模板，和/或复杂的设备。

化学合成技术也已用于生产氮化硼纳米结构。但是，这样的合成方法通常很复杂，产品产量和纯度很差，并且某些技术采用了剧毒的化学药品，例如NaN₃。

利用集中光能的方法也已经被用于合成氮化硼纳米结构，但是，没有报道那些方法可以生产纳米洋葱。另外，这些方法通常采用复杂的设置。

因此，仍然有机会开发相对简单、环保、有效和可扩展的生产氮化硼纳米结构的方法。

发明内容

本发明提供了一种生产氮化硼纳米结构的方法，该方法包括在绝热辐射屏蔽环境下使氮化硼前驱体材料经受灯烧蚀。

现已发现，在绝热辐射屏蔽环境中对氮化硼前驱体材料进行灯烧蚀令人惊讶地生产各种氮化硼纳米结构。鉴定出的纳米结构包括纳米板、剥落的纳米片、纳米喇叭、纳米棒和纳米洋葱。

令人惊讶地，根据本发明的方法特别适合于生产纳米洋葱结构。

灯烧蚀使用高通量的强光照射前驱体材料，以实现传统烤箱或其他途径无法实现的反应。

在一个实施方案中，绝热辐射屏蔽环境是由包括熔融石英的材料制成的容器形式。

在另一个实施方案中，该容器是气密密封的并且具有两层或更多层的材料，该两层或更多层的材料彼此间隔开并且每层都是气密密封的。

在另一个实施方案中，所述容器为管或安瓿的形式。

在另一个实施方案中，生产的纳米结构包括纳米洋葱结构。

在另一个实施方案中，生产的纳米结构是晶体。

在另一个实施方案中，所生产的纳米结构包含至少50wt％，或至少60wt％，或至少70wt％，或至少80wt％，或至少90wt％，或至少95wt％的纳米洋葱结构。

有利地，根据本发明的方法执行起来不复杂，可扩展并且对环境友好，因为它仅需要使用灯烧蚀。

下面更详细地讨论本发明的其他方面和实施方案。

附图说明

在此参考以下非限制性附图描述本发明，其中：