[发明专利]氮化硼纳米片粉体、其绿色宏量制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种氮化硼纳米片粉体、其绿色宏量制备方法及应用。所述绿色宏量制备方法包括：将硼源和载体混合作为前驱物，在氨气气氛中升温到700～1100℃并保温60～180min，之后在保护气氛中降至室温，获得粗产物，再对所获粗产物进行后处理，即获得宏量的纯净氮化硼纳米片粉体，所述硼源包括氧化硼，所述载体包括氯化钠和/或氯化钾。本发明的制备工艺简单，绿色无公害，原料廉价易得且安全无毒，硼源的转化率可以达到89％，所获氮化硼纳米片粉体为六方氮化硼纳米片，其纯度在99％以上。籍由本发明可以实现高纯度氮化硼纳米片粉体的克级批量绿色生产。

技术领域

本发明具体涉及一种绿色宏量制备氮化硼纳米片粉体的方法，属于无机纳米材料技术领域。

背景技术

氮化硼结构与石墨相似，都属于六方晶系，面内B原子和N原子以共价键结合，面间原子以范德瓦尔斯力结合。氮化硼家族中含有氮化硼纳米片、氮化硼纳米管、氮化硼纳米带、氮化硼气凝胶、氮化硼量子点等很多成员，其中六方氮化硼纳米片是一种重要的宽禁带半导体材料，其禁带宽度达到5～6eV，具有优异的物理化学性质，如优良的热导性、化学稳定性、极好的绝缘性、疏水性、大的比表面积、良好的生物兼容性以及良好的耐高温、抗氧化性能等，可广泛用于机械、电子、航空航天、生物医药等高科技领域。显然，氮化硼纳米片的这些卓越的性能不仅对基础研究，同时也为先进材料的发展和更广泛的实际应用带来了巨大的潜力。因此，对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。

据报道，Pacil首次用机械剥离的方法制备出氮化硼纳米片，具体方法是将粒径为10um的六方氮化硼粉末用胶带粘附在厚度为300nm的二氧化硅基底上，然后强行将氮化硼分离成小的碎片，最后得到仅仅有几个原子层厚度的二维氮化硼纳米片。之后，又有研究人员陆续发展了多种方法、技术来制备氮化硼纳米片，例如球磨法、超声辅助剥离法、化学气相沉积法、湿化学法等等。球磨法与机械剥离法相比能够获得较多数量的氮化硼纳米片。例如，Li等人报道了一种温和的湿球磨法，这种方法能够得到尺寸略有减小的几个原子层厚度的氮化硼纳米片，并且纳米片层的结晶度良好。又如，Lin等证明了在超声辅助作用下，水可以有效地剥离氮化硼，并且在不加任何表面活性剂和功能修饰的前提下，能够得到水溶性的氮化硼纳米片。利用化学气相沉积法制备氮化硼纳米片可以追溯到1968年，Rand等人利用乙硼烷(B₂H₆)和氨气(NH₃)作为前驱体，在600～1080℃范围内，沉积在不同的衬底上。对于湿化学法，Rao等人用硼酸(H₃BO₃)和尿素(CO(NH₂)₂)在N₂保护下加热至900℃制得几个原子层厚度的氮化硼纳米片。

虽然现有的氮化硼纳米片的制备方法有很多种，但是却很难在产量、成本、结晶性、环保等方面实现兼顾，这很大程度上限制了氮化硼纳米片的应用。

因此，研发一种绿色宏量制备氮化硼纳米片粉体的方法有很迫切的现实需求。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种氮化硼纳米片粉体、其绿色宏量制备方法及应用，以克服现有技术中的不足。

为实现前述的发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种绿色宏量制备氮化硼纳米片粉体的方法，其包括：

提供主要由硼源和载体充分混合形成的前驱物，所述硼源包括氧化硼，所述载体包括氯化钠和/或氯化钾；

将所述前驱物在氨气气氛中加热至700～1100℃，并在该气氛中保温60～180min，之后在保护气氛中降至室温，获得粗产物，再对所述粗产物进行后处理，获得宏量的纯净氮化硼纳米片粉体。

在一较佳实施方案中，所述硼源为氧化硼。

在一较佳实施方案中，所述载体为氯化钠和/或氯化钾。