[发明专利]一种二维材料纳米片包覆微球的制备方法与应用

说明书

本发明涉及二维材料纳米片包覆微球的制备与应用领域，具体为一种干法制备核壳结构二维材料纳米片包覆微球的方法及其应用，制备方法包括：(1)制备二维材料纳米片；(2)将space微球与二维材料纳米片按照一定比例进行物理粗混，制备成混合母料；(3)在母料中添加表面活性剂溶液，使母料润湿并进一步混合均匀；(4)利用流化床气流磨对上述母料进行细混，使片层结构的二维材料纳米片均匀包覆在微球表面；(5)清洗、离心分离去除多余的表面活性剂和二维材料，再经干燥得到二维材料纳米片致密包覆的核壳结构微球。本发明工艺简单、快捷高效、环境友好、无需大量溶剂分散且可有效避免二维材料纳米片的团聚，适用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及二维材料纳米片包覆微球的制备与应用领域，具体为一种干法制备核壳结构二维材料纳米片包覆微球的方法及其应用。

背景技术

核壳结构材料是由核和壳两种不同物质通过化学键或其他相互作用形成的复合材料。其中，核结构一般为圆形颗粒，起到支撑作用，包覆在外层的壳通常具有多功能特性。目前，核壳结构材料己成为诸多学科及其交叉领域的研究重点，可在物理、化学、材料等多种领域中获得广泛应用。

自从石墨烯被发现以来，二维材料的研究受到广泛关注。他们具有优异的耐热、耐腐蚀性和柔韧性，高的强度、导热和导电等多功能特性，且原料丰富。独特的二维结构使其易于作为导电、导热等多功能壳材料，均匀包覆于space微球(space微球是一类具有单分散好、无堆叠或团聚、机械强度高，并且具有优异的耐热、耐寒及耐化学品性能的间隔物微球)表面，形成的核壳结构微球同时具有核结构优异的机械性能和壳材料的导电、导热、电磁屏蔽以及抗静电等性能。其结构可设计、形态特征与性能易控制，可应用于物理、化学、材料等多种领域中。但是二维材料难分散、易卷曲和团聚，在包覆微球的过程中，易出现多球缠连，严重影响包覆的均一化和致密化程度，大大提高产业化制备难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种简单高效的干法制备核壳结构二维材料纳米片包覆微球的方法及其应用，该方法工艺简单、快捷高效、环境友好、无需大量溶剂分散且可有效避免二维材料纳米片的团聚、适用于工业化生产，二维材料纳米片均匀致密地包覆在微球表面，包覆层不易脱落，可在催化、压敏、热敏、导电等诸多领域获得应用。

本发明的技术方案是：

一种二维材料纳米片包覆微球的制备方法，利用流化床气流磨将二维材料纳米片均匀致密地包覆在space微球表面，包括如下步骤：

1)采用不同制备方法制备二维材料纳米片；

2)将space微球与二维材料纳米片按照质量比10:1～10000:1进行物理粗混，制备成混合母料；

3)在母料中添加含有表面活性剂的溶液，使母料润湿并进一步混合均匀；

4)利用流化床气流磨对润湿后的母料进行细混，使二维材料纳米片在气体作用下呈舒展状态进而逐层均匀致密地包覆在space微球表面；

5)将细混后得到的粉体溶于溶剂中超声清洗，然后离心分离去除多余的表面活性剂和团聚的二维材料纳米片，再经干燥得到被二维材料纳米片均匀致密包覆的核壳结构微球；

所得二维材料纳米片包覆的微球由space微球作为支撑结构，其外包覆的二维材料纳米片作为壳结构。

所述的二维材料纳米片包覆微球的制备方法，所用的二维材料纳米片为石墨烯、氮化硼、二硫化钼、硼烯、锗烯、黑磷之一种或两种以上混合的二维材料，其片径尺范围为0.1～100μm，厚度为0.5nm～1μm。

所述的二维材料纳米片包覆微球的制备方法，所用的space微球为硅、玻璃、铝、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之一种或两种以上混合的微球，尺寸均一、直径为0.5～100μm。