[发明专利]一种六方氮化硼纳米片及其制备方法

说明书

本发明属于设计材料领域，涉及一种六方氮化硼纳米片及其制备方法。将六方氮化硼粉末经氧化处理、水热反应锂离子插层预处理、球磨、超声、离心和洗涤后，大量剥离出3nm以下的六方氮化硼纳米片，同时实现了公斤级批量化生产厚度在3nm以下六方氮化硼纳米片的技术难题，所制得的六方氮化硼纳米片厚度为2‑3nm，横向尺寸为0.5‑1.5μm；在剥离六方氮化硼纳米片的同时，在其片层表面进行了功能化，大大提高了六方氮化硼纳米片在溶剂中的分散性，并且为进一步的表面功能化提供了有利的平台。本发明六方氮化硼纳米片的制备方法简单，可操作性强，六方氮化硼纳米片产率可达94%。

技术领域

本发明属于设计材料领域，涉及一种六方氮化硼纳米片及其制备方法。

背景技术

六方氮化硼(hBN)是一种层状结构的类石墨材料，其中C原子被B原子和N原子交替取代^[2-4]。六方氮化硼纳米片(BNNS)，也称为白色石墨烯，硼和氮原子交替排列成六方结构^[5-7]，作为石墨烯的新型替代品。六方氮化硼纳米片不仅具有极高的热导率（600-800W/(m·K），而且具有优异的绝缘性（禁带宽度6eV），低的介电常数（3.9），其优异的吸附性能、高导热性、理想的机械性能使其在聚合物基体复合材料中的应用极为广泛，同时在电催化剂、储氢剂、吸附剂、现场发射器等多个领域也得到了研究。

已报道的氮化硼合成方法可分为自底向上合成和自顶向下剥离两种类型。自底向上的合成方法主要有化学气相沉积（CVD）和化学吹制。自上而下方法中，通过机械力、水热反应、气体、微等离子体、超临界流体、蒸汽、四极场等方法剥离本体hBN，形成少层的BNNS。

然而，上述方法中存在以下技术问题：（1）难以批量剥离出3nm以下的六方氮化硼纳米片；（2）难以实现六方氮化硼纳米片的批量化生产（公斤级）。

为了解决上述问题，急需提供一种可以大量剥离出3nm以下的六方氮化硼纳米片，六方氮化硼纳米片的厚度可以调控定制，能实现批量化生产的制备方法。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出一种六方氮化硼纳米片及其制备方法。解决了现有技术存在的难以大量剥离出3nm以下的六方氮化硼纳米片，以及难以实现批量化生产的技术问题。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种六方氮化硼纳米片的制备方法，步骤如下：

（1）氧化处理：将六方氮化硼粉末在空气环境中煅烧，得到高温六方氮化硼粉末；

（2）水热反应：将步骤（1）所得的高温六方氮化硼粉末与混合溶液进行水热反应，得到第一浆料；

（3）球磨处理：将步骤（2）所得的第一浆料进行球磨，得到第二浆料；

（4）超声、离心处理：将步骤（3）所得的第二浆料通过至少两次的超声、离心，分离得到含六方氮化硼纳米片的沉淀物；

（5）洗涤：将步骤（4）所得的沉淀物至少洗涤两次后干燥，得到六方氮化硼纳米片。

进一步，所述步骤（1）中六方氮化硼粉末的横向尺寸≤20μm，厚度为100-1000nm。

进一步，所述步骤（1）中煅烧温度为400-1000℃，煅烧时间为0.1-2h。

进一步，所述步骤（1）中煅烧温度为800-1000℃，煅烧时间为0.5-1.5h。

进一步，所述步骤（1）中煅烧温度为800℃，煅烧时间1h。

进一步，所述步骤（2）中水热反应的温度为180℃，水热反应的时间为0.5-2h，搅拌速度为500rpm。

进一步，所述步骤（2）中水热反应的时间为0.5-1.5h。