本发明专利技术涉及一种高比表面积超薄氮化硼纳米片材料的制备方法。将氧化硼，锌、铁或镍与盐酸肼、氯化铵或溴化铵在高温反应釜中温和温度下反应制备得到厚度为２～６ｎｍ的氮化硼超薄纳米片。由于氮化硼超薄纳米片的高的热稳定性，高比表面积（２２６ｍ２／ｇ）以及较大的孔容（０．４０５ｃｍ３／ｇ），可应用于催化剂载体等方面。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于制备高比表面积超薄氮化硼纳米片(BNNSs)材料的领域，尤其涉及一 种利用固相反应在较为温和的温度下合成具有高比表面积超薄氮化硼纳米材料的方法。
技术介绍
最近几年，石墨烯由于其独特的物理及化学性质与潜在的应用前景引起了人们广 泛的研究兴趣，是材料科学研究领域中的明星。其优越的电子传输性能可能会引起电子器 件领域的革新，参见Nature 2006，444，347。另外，20nm以下的多层碳纳米片(纳米带或纳 米片)由于其很高的比表面积，尖锐的开口等优越的性能也引起了广泛的关注，参见Adv. Mater. ，2002，14，64-67。氮化硼与碳的结构相近。与金刚石和石墨类似(2H，3R)，氮化硼材料也有层状结构 (h-BN,r-BN)和立方结构(c-BN)。即便h_BN和石墨的结构和晶胞参数比较接近，但其电子 性能完全不一样。同导电能力强的石墨相比，氮化硼是典型的绝缘体或者带宽较宽的半导 体。另一方面，氮化硼的化学稳定性和热稳定性要比碳强。计算结果表明单层氮化硼材料 具有独特的电学，磁学和机械性能。这就使超薄氮化硼或氮化硼片可以作为碳材料的有效 补充。单壁或多壁氮化硼纳米管可以应用在诸多领域中，例如，导热和绝缘高分子复合 材料的填料，参见Adv. Func. Mater. 2009，19，1857。因而，有理由认为暴露(002)晶面的单 层或多层氮化硼纳米片状材料可以在诸多领域有新颖的应用前景。最近超薄的纳米片填充 物可以提高聚合物的导热和机械性能，参见Adv. Mater. 2009，21，2889。硅基片上垂直交联 的BNNS ( > 20nm)显示出超疏水性能，其在自洁净涂层领域有潜在的应用价值(ACS Nano. ASAP)。有机溶剂中剥离，机械剥离，化学气相沉积等方法被用来制备单层和多层的氮化 硼超薄材料。但由于制备方法的限制，所得产物的量较少(目前一般< 5 IOmg)，难以得 到较多的量，限制了 BNNSs的应用。因而制备克级范围超薄氮化硼材料制备新方法可以在 一定程度上推动BNNS的应用研究。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种固相反应温和温度制备高比表面积超薄氮 化硼纳米片的方法。术语说明BNNSs的含义是指超薄氮化硼纳米片，是本领域常用的英文简写。本专利技术的技术方案如下，是将氧化硼，锌、铁或镍与盐酸 胼、氯化铵或溴化铵在温和温度下进行固相反应，步骤如下将氧化硼粉末，锌粉、铁粉或镍粉，盐酸胼、氯化铵或溴化铵按摩尔比1 (2 4) (0. 8 2. 1)混合，密封在高压釜中，于450°C 600°C下反应2小时 20小时；产物3酸洗3 5遍，然后水洗，常规离心分离、干燥，获得厚度为2 6纳米、比表面积200 300 平方米/克的氮化硼纳米片。进一步优选的技术方案之一，将氧化硼粉末、锌粉或铁粉与盐 酸胼或氯化铵按摩尔比1 (2. 5 3. 5) (1 1. 5)混合，密封在高压釜中，于450°C 550°C下反应5 16小时；更为优选的技术方案如下，将氧化硼粉末、锌粉和盐酸胼按 摩尔比摩尔比1 3. 25 1.25混合，密封在高压釜中，于450°C 500°C下反应6 14小 时。产物酸洗3 5遍，然后水洗，常规离心分离、干燥，获得厚度为2 6纳米、比表 面积约226平方米/克的氮化硼纳米片。本专利技术上述利用固相反应温和温度制备高比表面积超薄氮化硼纳米片的方法具 有较高的热稳定性(< 800°C)，所得氮化硼纳米片有较高的比表面积(平均可达220m2/g) 以及较大的孔容(> 0. 400cm7g)。调节反应物的比例可以提高所得氮化硼纳米片的比表 面积，但不影响产物形貌。与现有技术相比，本专利技术在较为温和的温度下合成了高比表面积的超薄氮化硼纳 米片。其反应温度较现有技术中常用的碳热等方法要低，反应条件温和，可得克级超薄氮化 硼纳米片。所得产物比表面积相对较高，可以在诸多领域有潜在的应用价值。本专利技术是在克级范围制备BNNSs的简便方法，在反应釜中于温和温度下反应制备 得到厚度为2 6nm的氮化硼超薄纳米片。由于氮化硼超薄纳米片的高的热稳定性，高比 表面积以及较大的孔容，可应用于催化剂载体等领域。附图说明图1是采用本专利技术实施例1制备得到的超薄BN纳米片的X光衍射谱(XRD)。图2是采用本专利技术实施例1制备得到的超薄BN的傅立叶变换红外光谱(FT-IR)。图3是采用本专利技术实施例1制备得到的超薄BN纳米片的透射电子显微镜照片 (TEM)。图4是采用本专利技术实施例1制备得到的制备的超薄BN纳米片的热重曲线(TGA)。图5是采用本专利技术实施例1制备得到超薄BN纳米片的氮气吸附脱附等温曲线及 孔径分布曲线。图6是采用本专利技术实施例2制备得到超薄BN纳米片的XRD谱图。图7是采用本专利技术实施例3制备得到超薄BN纳米片的透射电镜照片。具体实施例方式实施例中使用的测定仪器如下红外光谱仪，FT IR, VERTEX-70,分辨率4CHT1，累积20次，样品经KBr压片；X射线粉末衍射仪，XRD，Bruker D8 advanced，加速电压40kV，电流120mA，范围 10° 80°，步长 0.04° ；4透射电镜，TEM,Hitachi H-7000 ；高分辨透射电镜HRTEM，JE0L-2100，200kV ；热重分析仪，American TA SDT Q600 ；比表面积及孔分布仪，NAVA 2000e，在77K进行氮气吸附脱附分析。实施例1 在典型的合成过程中，将20mmol B2O3,130mmol锌粉和50mmol N2H4 · 2HC1混合均 勻并置于20mL的反应釜中。将反应釜密封，在电炉中以10°C /min的升温速率从室温升 到500°C，并在500°C保持12h，然后自然冷却，初产物经过稀释的盐酸隔夜处理以除去副产 物。然后过滤并在80°C下干燥。产品约0.33g。采用红外光谱仪，X射线粉末衍射仪，透射电镜(TEM，Hitachi H-7000)，高分辨透 射电镜(HRTEM，JE0L-2100，200kV)，热重分析仪，比表面积及孔分布仪(NAVA2000e)在77K 进行氮气吸附脱附分析。所得样品首先经粉末衍射表征，如图1，在26. 24(3. 394人)和42. 08° (2. 145 A )两处有明显的衍射峰，与h-BN的(002)和(10)面的衍射对应(JCPDS No. 34-0421)。但 如图中虚线所示，(002)衍射峰向低角度偏移说明其面间距变大。但在粉末衍射图谱中没 有观察到任何其它晶态物质的衍射峰。FTIR是检测表征氮化硼结构信息的一种有效手段。图2所示在1384及799CHT1两 处的强峰分别可以归属为B-N键的面内伸缩振动与B-N-B键的面外弯曲振动。但相对于结 晶良好h-BN，其在815 819CHT1的振动蓝移到799CHT1，这是由于层间距的变大导致的。而 位于3395和3168CHT1处的峰可以归属于H-N-H集团的伸缩振动。这种集团或者缺陷可以 使之可以通过共价键合油酸等有机集团实现功能化。透射电镜表明大面积的氮化硼纳米片的存在(> 80% )。与碳/氮化硼的纳米 带或纳米片相似，这本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超薄氮化硼纳米片的制备方法，是将氧化硼，锌、铁或镍与盐酸肼、氯化铵或溴化铵在温和温度下进行固相反应，步骤如下：将氧化硼粉末，锌粉、铁粉或镍粉，盐酸肼、氯化铵或溴化铵中的一种按摩尔比１∶（２～４）∶（０．８～２．１）混合，密封在高压釜中，于４５０℃～６００℃下反应２～２０小时；产物酸洗３～５遍，然后水洗，常规离心分离、干燥，获得厚度为２～６纳米、比表面积２００～３００平米／克的氮化硼纳米片。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐立强，王连成，钱逸泰，尉云平，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]
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