【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二维材料的合成，具体涉及一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法。
技术介绍
1、石墨烯的成功剥离打开了二维材料研究的大门。二维材料因其优异的电学、光学、热学和力学等性质，在电子、光电子、信息、能源、环境、航空航天等领域具有广阔的应用前景。六方氮化硼是一种结构类似石墨烯的二维材料，其与石墨烯一样都属于六方晶系，晶格常数和层间厚度也非常相近，因此六方氮化硼也常有白色石墨烯之称。尽管如此，六方氮化硼与石墨烯的物理化学性质却截然不同，单层石墨烯是半金属，而六方氮化硼是绝缘体，这意味着六方氮化硼可用作隧穿壁垒层，也可用作紫外光发光光源，还可用作其他二维层状材料的外延生长基底。六方氮化硼的出现不仅丰富了二维材料领域的物理化学性质，更可被用于配合其他二维材料堆叠出具有新奇物性的电子器件。然而，尽管二维六方氮化硼的化学气相制备方法已经得到广泛研究，但是生长时间长、生长基底单一、前驱体危险性高不环保的问题限制了二维六方氮化硼薄膜的大面积制备，阻碍了其大范围的应用。为此，本专利技术提出一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，以期解决上述技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，可以以多种金属材质和非金属材质作为生长基底，利用能挥发或分解出硼氮元素的硼氮前驱体，在常压高温静态还原性气氛中通过简单的气相沉积方法，实现了大尺寸厚度均匀的二维超薄六方氮化硼纳米片的快速制备，制备得到的二维超薄六方氮化硼纳米片还可进一步
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案是设计一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，包括如下步骤：
3、s1：将基底置于反应炉腔体的一端、硼氮前驱体置于反应炉腔体的高温区，将反应炉进气端和出气端的阀门打开，向反应炉腔体内部通入还原性载气置换出内部的空气，然后停止通入载气，并将反应炉进气端和出气端的阀门关闭；
4、s2：将反应炉升温至气相沉积温度，然后将基底推拉置于硼氮前驱体上方，形成微反应空间，保温沉积生长一段时间；
5、s3：保温沉积生长结束后，将基底和硼氮前驱体一起从反应炉腔体的高温区推拉至一端，待反应炉腔体温度降至室温后，将沉积生长有二维超薄六方氮化硼纳米片的基底从反应炉中取出。
6、优选的技术方案是，所述的步骤s1中：基底材质为铜、镍、金、铂、铁、二氧化硅、硅、氧化铝、云母、氮化镓中的一种，基底的形状为片状、粉末状或泡沫多孔状；硼氮前驱体为六方氮化硼或立方氮化硼，硼氮前驱体形状为粉末状或片状，其中粉末状硼氮前驱体的粒径范围为20nm～200μm；载气为氢气，或者，为氢气与惰性气体的混合气体，其中氢气的体积百分数≥10％。
7、进一步优选的技术方案还有，所述的步骤s1中：粉末状硼氮前驱体的粒径范围为100nm～50μm；载气为氢气与惰性气体的混合气体时，氢气的体积百分数为50％～100％。
8、优选的技术方案还有，所述的步骤s2中：气相沉积温度为600～1200℃，保温沉积生长时间为1～1200min，基底与硼氮前驱体之间的微反应空间间距为0.5～10mm。
9、进一步优选的技术方案还有，所述的步骤s2中：气相沉积温度为900～1100℃，保温沉积生长时间为1～240min，基底与硼氮前驱体之间的微反应空间间距为0.5～5mm。
10、优选的技术方案还有，所述的步骤s3中：反应炉腔体降温速度为10～600℃/min。
11、进一步优选的技术方案还有，所述的步骤s3中：反应炉腔体降温速度为200～600℃/min。
12、本专利技术的优点和有益效果在于：
13、1、本专利技术的一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，制备得到的二维超薄六方氮化硼纳米片结构均一、晶体质量高，具有优异的环境、化学、热稳定性和力学性能，为其在电子器件、光电子器件、高强度薄膜、高透光薄膜、高导热薄膜、高介电薄膜等领域的研究和应用奠定了基础。
14、2、本专利技术的一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，具有制备快速、操作简便、易于调控和易于大面积制备等特点，可以在多种金属或非金属基底上获得不同厚度的二维超薄六方氮化硼纳米片或大面积薄膜，薄膜尺寸取决于生长过程中所使用的基底尺寸。
15、3、本专利技术的一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，不使用氨气(ammonia，易燃易爆有毒)、三氯化硼(bcl3，有毒)、氨硼烷(ammonia borane，有毒)、环硼氮烷(borazine，易爆有毒)等常用的硼氮前驱体危化品，而是采用高稳定性、无毒性、不会产生有毒废气的氮化硼作为硼氮前驱体，且氮化硼前驱体物料成本低廉、温控要求不高、操作容错率高，有利于二维超薄六方氮化硼纳米片的大规模产业化制备。
16、4、本专利技术的一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，反应炉腔体中填充非流动的静止还原性气氛(注：此处的静止还原性气氛是指反应炉腔体内充满还原性载气气氛后就将反应炉进气端和尾气端的阀门关闭，沉积生长过程中不再从外界持续通入载气气体，也不向外排出气体，而本身封闭在反应炉腔体内的还原性气氛还是会受到温度梯度的影响而在反应炉腔体内小幅度流动)，避免流动还原性气氛容易将硼氮前驱体吹散的弊端，大大提高生长基底附近硼氮前驱体的浓度，从而促进了二维超薄六方氮化硼纳米片生长速度的提高；另外，还原性气氛中氢气的存在使得高温下的硼氮前驱体容易产生易挥发的bhx和nhx气态源，进一步增大了硼氮前驱体的浓度，有利于二维超薄六方氮化硼纳米片的快速制备，也正是由于静止还原性气氛中生长硼氮前驱体浓度高的原因，使得在非金属基底上也可以生长高质量的二维超薄六方氮化硼纳米片，这是之前的研究难以获得的结果。
17、5、本专利技术的一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，沉积生长速度很快，最快仅需1分钟即可制备得到高质量的二维超薄六方氮化硼纳米片，有利于二维超薄六方氮化硼纳米片大规模产业化制备。
18、6、本专利技术的一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，通过参数调整可以制备得到微米级厚度的六方氮化硼纳米片，为扩展二维材料的应用范围奠定基础。
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1.一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中：基底材质为铜、镍、金、铂、铁、二氧化硅、硅、氧化铝、云母、氮化镓中的一种，基底的形状为片状、粉末状或泡沫多孔状；硼氮前驱体为六方氮化硼或立方氮化硼，硼氮前驱体形状为粉末状或片状，其中粉末状硼氮前驱体的粒径范围为20nm～200μm；载气为氢气，或者，为氢气与惰性气体的混合气体，其中氢气的体积百分数≥10％。
3.如权利要求2所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S1中：粉末状硼氮前驱体的粒径范围为100nm～50μm；载气为氢气与惰性气体的混合气体时，氢气的体积百分数为50％～100％。
4.如权利要求1所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S2中：气相沉积温度为600～1200℃，保温沉积生长时间为1～1200min，基底与硼氮前驱体之间的微反应空间间距为0.5～10mm。
5.如权利要求4所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的
6.如权利要求1所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3中：反应炉腔体降温速度为10～600℃/min。
7.如权利要求6所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤S3中：反应炉腔体降温速度为200～600℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤s1中：基底材质为铜、镍、金、铂、铁、二氧化硅、硅、氧化铝、云母、氮化镓中的一种，基底的形状为片状、粉末状或泡沫多孔状；硼氮前驱体为六方氮化硼或立方氮化硼，硼氮前驱体形状为粉末状或片状，其中粉末状硼氮前驱体的粒径范围为20nm～200μm；载气为氢气，或者，为氢气与惰性气体的混合气体，其中氢气的体积百分数≥10％。
3.如权利要求2所述的二维超薄六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述的步骤s1中：粉末状硼氮前驱体的粒径范围为100nm～50μm；载气为氢气与惰性气体的混合气体时，氢气的体积百分数为50％～100％。
4.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪艺伦，张明涛，杨倩，宣继航，徐天垚，郑益，任品云，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：
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