本發(fā)明涉及納米材料，具體涉及一種高結(jié)晶的六方氮化硼納米片及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、六方氮化硼是一種由第三主族硼原子和第五主族氮原子交替排列成六角蜂窩狀結(jié)構(gòu)的類石墨材料。層內(nèi)原子間以較強(qiáng)共價(jià)鍵鍵合，層間則以較弱的范德華力連接。六方氮化硼帶隙高達(dá)6.0ev，是一種寬禁帶半導(dǎo)體，外觀呈白色，因此有“白色石墨”之稱。由于六方氮化硼具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、導(dǎo)熱性、電絕緣性、潤(rùn)滑性，且耐輻射、耐化學(xué)腐蝕性、抗氧化、高透波等，因此可用作高溫陶瓷、電子封裝材料、固體潤(rùn)滑劑、導(dǎo)熱絕緣填料等，在宇航、國(guó)防、核工業(yè)等重要領(lǐng)域都有很高的應(yīng)用價(jià)值。

2、常規(guī)的片狀六方氮化硼的平均橫向尺寸往往處于微米尺度范疇(幾微米至幾十微米)，厚度往往處于納米尺度范疇(介于幾納米至幾十納米)。傳統(tǒng)地，在制備片狀六方氮化硼時(shí)，會(huì)盡量保持六方氮化硼的較大的平均橫向尺寸，并旨在減薄六方氮化硼來制備“納米片”。這往往需要以常規(guī)氮化硼粉體為原料，通過超聲剝離、球磨等機(jī)械方法克服氮化硼層間范德華力的作用，實(shí)現(xiàn)減薄的目的。與傳統(tǒng)思路不同的是，本發(fā)明旨在制備平均橫向尺寸小于1微米的六方氮化硼納米片。然而，要實(shí)現(xiàn)將六方氮化硼平均橫向尺寸控制在1微米以下，采用傳統(tǒng)的研磨、球磨等機(jī)械方法不僅難以實(shí)現(xiàn)真正意義上的氮化硼納米片的制備，而且破碎過程也不可避免地導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)晶性等質(zhì)量指標(biāo)劣化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于此，本發(fā)明旨在提供一種可以解決或至少減輕上述問題的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片及其制備方法。

2、一方面，本發(fā)明提供一種高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，包括以下步驟：

3、步驟1：提供硼源、氮源和模板劑，其中所述硼源和所述氮源不同時(shí)為硼酸和2-甲基咪唑，且所述模板劑占所述硼源、所述氮源和所述模板劑的整體的摩爾百分?jǐn)?shù)在10％到90％之間；

4、步驟2：將所述硼源、所述氮源和所述模板劑充分混合，獲得前驅(qū)體粉末；

5、步驟3：將所述前驅(qū)體粉末置于氨氣氛圍中進(jìn)行高溫反應(yīng)，獲得填充有所述模板劑的六方氮化硼納米片；以及

6、步驟4：將所述填充有模板劑的六方氮化硼納米片加入到溶劑中以除去所述模板劑，并經(jīng)洗滌、過濾和干燥而獲得所述六方氮化硼納米片。

7、在步驟3的反應(yīng)體系中，硼源和氮源優(yōu)先沿著模板劑表面生長(zhǎng)。硼源和氮源的種類不同，模板劑含量不同，得到的六方氮化硼形狀也不同。本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，只要硼源和氮源不同時(shí)采用硼酸和2-甲基咪唑，且模板劑的量滿足一定條件，則硼源和氮源生成的六方氮化硼將不能覆蓋所有模板劑表面形成連續(xù)的微球結(jié)構(gòu)或者顆粒，而是形成六方氮化硼納米片。因此，在本發(fā)明的制備方法中，硼源和氮源的選擇多，即，本發(fā)明的制備方法普適性強(qiáng)。此外，由于硼酸和2-甲基咪唑?qū)儆谂鹪春偷粗谐杀据^高的原料，而本發(fā)明的硼源和氮源不同時(shí)采用硼酸和2-甲基咪唑，因此，六方氮化硼納米片的制備成本得到更有效的降低，有助于促進(jìn)六方氮化硼納米片的大批量工業(yè)生產(chǎn)。進(jìn)一步地，與傳統(tǒng)的機(jī)械破碎的方法相比，本發(fā)明人采用熔鹽法制備平均橫向尺寸較小(1微米以下)的六方氮化硼納米片，制備工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，后處理和純化方便，不僅具有很高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，而且由于采用一定量的模板劑，使得制得的六方氮化硼納米片結(jié)晶度高，純度高(不低于95％)，在高強(qiáng)度陶瓷燒結(jié)成型、電氣絕緣填料、立方相氮化硼合成原料等方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

8、另一方面，本發(fā)明提供一種高結(jié)晶的六方氮化硼納米片，所述六方氮化硼納米片通過前述的制備方法制得。如前所述，本發(fā)明制得的平均橫向尺寸較小的六方氮化硼納米片，不僅具有很高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，而且結(jié)晶度高，純度高(不低于95％)，在高強(qiáng)度陶瓷燒結(jié)成型、電氣絕緣填料、立方相氮化硼合成原料等方面擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)特征：

1.一種高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，所述硼源選自硼砂、硼酸、脫水硼砂、氧化硼、硼酸鹽、鹵化硼以及硼酸酯中的一種或多種，其中當(dāng)所述硼源為硼酸時(shí)，所述氮源不為2-甲基咪唑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，所述氮源選自尿素、2-甲基咪唑、碳酸胍、六亞甲基四胺、二氰胺、三聚氰胺中的一種或多種，其中當(dāng)所述氮源為2-甲基咪唑時(shí)，所述硼源不為硼酸。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，所述模板劑選自nacl、kcl、licl中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，所述硼源與所述氮源的b/n摩爾比范圍在4:1至1:2的范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，所述高溫反應(yīng)的溫度在800℃至1600℃的范圍內(nèi)，所述高溫反應(yīng)的時(shí)間不低于0.1h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片的制備方法，其特征在于，所述硼源、氮源和模板劑的混合方法選自溶劑溶解-噴霧干燥、球磨、機(jī)械研磨中的一種或多種。

8.一種高結(jié)晶的六方氮化硼納米片，其特征在于，所述六方氮化硼納米片通過根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的制備方法制得。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片，其特征在于，所述六方氮化硼納米片的平均橫向尺寸在50nm至500nm的范圍內(nèi)。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片，其特征在于，所述六方氮化硼納米片經(jīng)xrd粉末衍射法在理學(xué)miniflex銅靶、掃速10deg/min、默認(rèn)狹縫系統(tǒng)設(shè)置條件下，測(cè)得(002)衍射峰半峰寬(fwhm)不高于0.7度，衍射強(qiáng)度不低于160000。

11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高結(jié)晶的六方氮化硼納米片，其特征在于，所述六方氮化硼納米片在特定波長(zhǎng)光激發(fā)下，在330-520nm波長(zhǎng)范圍呈現(xiàn)特征熒光峰。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種高結(jié)晶的六方氮化硼納米片及其制備方法，所述制備方法包括：提供硼源、氮源和模板劑，其中所述硼源和所述氮源不同時(shí)為硼酸和2?甲基咪唑，且所述模板劑占所述硼源、所述氮源和所述模板劑的整體的摩爾百分?jǐn)?shù)在10％到90％之間；將所述硼源、所述氮源和所述模板劑充分混合，獲得前驅(qū)體粉末；將所述前驅(qū)體粉末置于氨氣氛圍中進(jìn)行高溫反應(yīng)，獲得填充有所述模板劑的六方氮化硼納米片；以及將所述填充有模板劑的六方氮化硼納米片加入溶劑中以除去所述模板劑，并經(jīng)洗滌、過濾和干燥而獲得所述六方氮化硼納米片。本發(fā)明的六方氮化硼納米片結(jié)晶度高，且制備成本低。

技術(shù)研發(fā)人員：羅銀燕,代長(zhǎng)貴,翁群紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)沙硼遠(yuǎn)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10