一种硼烯及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硼烯及其制备方法。本发明专利技术通过将硼源与氧化剂加入到极性有机溶剂中，在密封条件下，经长时间搅拌处理，得到反应产物，对所得到的反应产物进行抽滤，得到硼纳米片粉末，再将硼纳米粉末分散在极性有机溶剂中，经超声波液相剥离处理，得到分散液，再经离心处理得到硼烯，与现有技术相比，具有化学过程简单，生产成本较低，事宜大规模制备硼烯的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种硼烯及其制备方法
本专利技术涉及二维纳米材料制备
，尤其涉及一种硼烯及其制备方法。
技术介绍
自从石墨剥离得到石墨烯取得成功以来，科学界对二维纳米材料的研究兴趣很大，近年来已成为研究的核心。各种各样的原子级超薄二维材料都陆续从层状固体材料中衍生而来，众多研究对这些材料从电子（即场效应晶体管，光伏，传感）到膜技术（即脱盐，纳米孔传感）再到能量储存和催化（即超级电容器，光催化，水分解）等不同的领域的应用进行了探索。尽管如此，新型二维材料的发现与合成仍然是材料领域最艰巨的挑战之一。组成元素、生长基质和制备条件等多种因素，都对合成单层二维材料起到了关键作用。硼烯具有各向异性和金属性，因此被描述为最轻的二维金属，同时也表现出独特的机械、光学和各向异性金属性，这是对传统二维材料的补充。硼-硼键的多中心特性致使其在结构上容易形成空位结构，因此在电子应用、化学官能化、材料合成和复杂结构构造方面，为二维材料领域提供了前所未有的多样性。虽然硼烯已经引起了广泛的研究兴趣，但是由于块体硼粉本身并不属于层状结构，同时兼具复杂的晶体结构，对于硼烯的合成还不是很清晰。早期的探索中，硼烯的合成中面临的主要挑战是硼易被污染、原料纯度以及基体的可兼容性。近期，有两个独立的研究同时采用了超真空分子束外延（UHV-MBE）技术、纯固相硼为前驱体和（111）面的银为基体来合成硼烯，但是要想测试硼烯本身的性能，还需要去除基体以及生长在基体上其他物质的影响。目前制备硼烯所用设备价格高昂，制备条件要求苛刻，化学过程复杂，生产成本较高，要想大规模制备硼烯并在实际中得到应用仍有很大困难。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硼烯的制备方法，旨在解决现有技术工艺复杂，目标产物产量低，对生产设备要求高的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种硼烯的制备方法，其中，包括步骤：将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末；再将所述硼纳米片粉末加入到有机溶剂中，在恒温条件下，用超声波对含有硼纳米片粉末的溶液进行液相剥离处理，得到分散液；将所述分散液进行离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯。所述的制备方法，其中，所述硼源为二硼化钛、二硼化铝、二硼化镁、六硼化硅和六硼化钙中的一种或多种。所述的制备方法，其中，所述氧化剂为硝酸、溴、碘、高锰酸钾和过氧化氢中的一种或多种。所述的制备方法，其中，所述有机溶剂为水、乙腈、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚枫中的一种或多种。所述的制备方法，其中，按所述硼源与所述氧化剂的摩尔质量比为1:1-10的比例，将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末。所述的制备方法，其中，所述步骤将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末，具体包括：将硼源、氧化剂与有机溶剂加入到塑料容器中，在搅拌条件下反应1-40天，得到反应产物；将所述反应产物进行抽滤得到粉末物；再将所述粉末物在真空条件下进行干燥处理，得到硼纳米片粉末。所述的制备方法，其中，所述在恒温条件下，用超声进行液相剥离处理，其中，恒温温度为5-25℃，超声时间为1-15小时。所述的制备方法，其中，所述步骤将所述分散液进行离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯，具体包括：将所述分散液进行第一次离心处理，取离心后的上层清液，进行第二次离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯；所述第一次离心分离的条件为离心转速500-5000r/min，离心时长为1-60min；所述第二次离心分离的条件为离心转速1000-18000r/min，离心时长为1-60min。所述的制备方法，其中，所述步骤将所述分散液进行离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯之后还包括：将得到的硼烯用有机溶剂进行转换，转换后在40-80℃温度条件下真空干燥1-10小时，得到硼烯纳米片。一种硼烯，其中，采用上述所述的制备方法制备得到有益效果：本专利技术与现有技术相比具有如下优点：(1)、设备简单安全，操作简单，成本较低。(2)、所得产品产量高，杂质少。(3)、适宜大批量生产，具有较高的商业价值。附图说明图1为本专利技术一种硼烯制备方法较佳实施例的流程图。图2为本专利技术一种硼烯制备方法较佳实施例中步骤S10的流程图。图3为本专利技术实施例1中硼烯纳米片的扫描电镜图。图4为本专利技术实施例2中硼烯纳米片的扫描电镜图。图5为本专利技术实施例3中硼烯纳米片的扫描电镜图。图6为本专利技术实施例4中硼烯纳米片的扫描电镜图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，其为本专利技术硼烯的制备方法较佳实施例的流程图。所述制备方法具体包括：S10、将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末；S20、再将所述硼纳米片粉末加入到有机溶剂中，在恒温条件下，用超声波对含有硼纳米片粉末的溶液进行液相剥离处理，得到分散液；S30、将所述分散液进行离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯。针对现有技术中硼烯的制备方法复杂，依赖价格高昂的设备、产率低的问题，本专利技术通过将硼源与氧化剂加入到极性有机溶剂中，在密封条件下，经长时间搅拌处理，得到反应产物，对所得到的反应产物进行抽滤，得到硼纳米片粉末，再将硼纳米粉末溶解在极性有机溶剂中，经超声波液相剥离处理，得到分散液，再经离心处理得到硼烯，与现有技术相比，具有化学过程简单，生产成本较低，事宜大规模制备硼烯的优点。在一种实施方式中，所述硼源可以是二硼化钛（TiB2）、二硼化铝（AlB2）、二硼化镁（MgB2）、六硼化硅(SiB6)和六硼化钙（CaB6）等中的一种或多种，但不限于此。在一种实施方式中，所述氧化剂可以为硝酸、溴、碘、高锰酸钾和过氧化氢等中的一种或多种，但不限于此。在一种实施方式中，所述有机溶剂为极性有机溶剂，极性有机溶剂可以为乙腈、乙醇、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）、二甲基亚枫（DMSO）和水等中的一种或多种，但不限于此。在一种实施方式中，所述步骤S10中，按所述硼源与所述氧化剂的摩尔质量比为1:1-10的比例进行混合。较佳地，硼源与所述氧化剂的摩尔质量比为1:1.5。在一种实施方式中，如图2所示，所述步骤S10具体包括：S101、将硼源、氧化剂与有机溶剂加入到塑料容器中，在搅拌条件下反应1-40天，得到反应产物；S102、将所述反应产物进行抽滤得到粉末物；再将所述粉末物在真空条件下进行干燥处理，得到硼纳米片粉末。具体来说，将硼源与氧化剂加入到有机溶剂中后，因为需要长时间搅拌，有机溶剂易挥发因此要将其进行密封。进一步地，搅拌速度为100-800r/min（如400r/min），搅拌时间为30天，以保证反应能够彻底进行。进一步地，搅拌结束后，将步骤S101中的产物进行抽滤，抽滤得到的粉末用极性有机溶剂反复进行润洗，超声分散处理，抽滤等步骤1-6次，以去除反应副产物。在一种优选的实施方式中，将步骤S102中抽滤后所得的粉末在真空条件下，40-80℃（如60℃）干燥1-10个小时后，得到纯净的硼纳米片粉末。在一种实施方式中，所述步骤S20中，所述在恒温条件下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼烯的制备方法，其特征在于，包括步骤：将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末；再将所述硼纳米片粉末加入到有机溶剂中，在恒温条件下，用超声波对含有硼纳米片粉末的溶液进行液相剥离处理，得到分散液；将所述分散液进行离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯。

【技术特征摘要】
1.一种硼烯的制备方法，其特征在于，包括步骤：将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末；再将所述硼纳米片粉末加入到有机溶剂中，在恒温条件下，用超声波对含有硼纳米片粉末的溶液进行液相剥离处理，得到分散液；将所述分散液进行离心分离，保留底部沉淀物，得到硼烯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼源为二硼化钛、二硼化铝、二硼化镁、六硼化硅和六硼化钙中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化剂为硝酸、溴、碘、高锰酸钾和过氧化氢中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为乙腈、乙醇、水、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基亚枫中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按所述硼源与所述氧化剂的摩尔质量比为1:1-10的比例，将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤将硼源、氧化剂与有机溶剂混合，反应后得到硼纳米片粉末，具体包括：将硼源、氧化剂与有机溶剂加入到塑料容器中，在搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员：张培新，马定涛，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44