[发明专利]一种超声剥离六方氮化硼的方法

说明书

本申请公开了一种超声剥离六方氮化硼的方法，所述方法包括以下步骤：将含有六方氮化硼粉体的混合水溶液Ⅰ进行超声处理，得到六方氮化硼纳米片。与现有的超声剥离法相比，本发明用水替代了有机溶剂，无需添加剂，利用超声波在水相里产生的强烈的空化效应，克服六方氮化硼原子层之间的范德华力和离子键性质的作用力，进而提高六方氮化硼纳米片的产率，实现六方氮化硼纳米片的制备规模化。

技术领域

本申请涉及一种超声剥离六方氮化硼的方法，属于无机纳米材料领域。

背景技术

自从2004年Novoselov和Geim等人以一种简单的“微机械力分裂法”制备出石墨烯以来，石墨烯等二维材料因其特殊的性质越来越受到人们的重视。六方氮化硼纳米片因和石墨烯的晶型相似，具有“白色石墨烯”之称，有许多特殊的性质，如宽带隙、高热导率、高硬度、大比表面积、高温抗氧化性、低热膨胀系数、疏水性、良好的生物兼容性等，在机械、电子、航空航天、生物医药等高科技领域都有着广泛的应用前景。但是，六方氮化硼的原子层间具有较强的分子间作用力和离子键作用力，这使得剥离氮化硼的难度比剥离石墨大很多。因此，氮化硼纳米片的制备成为当今氮化硼纳米材料领域的重要研究方向之一。

从目前的研究成果可以看出，剥离制备六方氮化硼纳米片的方法可分为“自下而上”的合成法和“自上而下”的剥离法两大类。前者主要是化学合成法，后者主要是机械剥离法和化学剥离法。化学合成法主要优势是制备大面积的六方氮化硼纳米片，但其成本昂贵、工艺复杂、难以实现规模化发展。化学剥离法具有高效、低成本的优势，但使用大量的强氧化剂、还原剂、强酸和强碱，造成环境污染，且对六方氮化硼纳米片的晶体结构造成破坏，形成缺陷，影响其综合性能。相比之下，机械剥离法是绿色、高效、低成本的制备方法。机械剥离法制备六方氮化硼纳米片包括球磨剥离法、超声剥离法、水射流剥离法以及气流粉碎机剥离法等。球磨剥离法具有工艺简单、成本低廉、可规模化生产六方氮化硼纳米片的优势，但制备的六方氮化硼纳米片尺寸较小、晶格缺陷大。水射流剥离法和气流粉碎机剥离法不但设备复杂、操作繁琐，而且也会存在球磨剥离法的上述缺点。

超声剥离法是将六方氮化硼粉体原料分散在剥离溶剂中，利用超声波产生的空化效应释放的巨大能量将六方氮化硼片层进行剥离而制备六方氮化硼纳米片的方法。该方法工艺简单、成本低廉，对六方氮化硼纳米片的晶格结构影响较小，能制备较高品质的六方氮化硼纳米片。中国专利文件CN 102887490 A、中国专利文件CN 108033487 A和中国专利文件CN 107055491A公开了一种超声剥离六方氮化硼纳米片的方法，该方法需要加入有机溶剂或引入离子插层，生产周期长，不适合大批量生产。中国专利文件CN103130236A提供了一种将球磨工艺与液相超声剥离相结合制备氮化硼纳米片分散液的方法，该方法由于两种处理过程分别进行，未能克服球磨剥离法和超声剥离法各自的缺点。

因此，研发一种绿色宏量制备氮化硼纳米片的方法具有重要意义。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种超声剥离六方氮化硼的方法，所述方法利用超声剥离技术绿色宏量制备六方氮化硼纳米片，与现有的超声剥离法相比，本发明用水替代了有机溶剂，无需添加剂，利用超声波在水相里产生的强烈的空化效应，克服六方氮化硼原子层之间的范德华力和离子键性质的作用力，进而提高六方氮化硼纳米片的产率，实现六方氮化硼纳米片的制备规模化。

一种超声剥离六方氮化硼的方法，所述方法包括以下步骤：将含有六方氮化硼粉体的混合水溶液Ⅰ进行超声处理，得到六方氮化硼纳米片。

可选地，所述六方氮化硼粉体为表面具有羟基修饰。

可选地，所述超声处理的超声变幅杆的形状为哑铃形或半球形。

可选地，所述超声处理的超声变幅杆的材质选自钛合金或不锈钢中的至少一种。

可选地，所述超声处理的处理模式为连续超声模式。

可选地，所述超声处理的处理模式为超声2～5s、停1～3s的间歇超声模式。