[發明專利]一種多孔氮化硼的制備方法

無效

• 申請號: 201310040287.6
• 申請日: 2013-02-01
• 公開（公告）號: CN103072959A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 袁頌東;胡昆鵬;羅意;熊坤
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: C01B21/064
• 分類號: C01B21/064
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春;汪俊鋒

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技術領域

本發明涉及一種制備多孔氮化硼的方法，屬于無機非金屬材料領域。

背景技術

多孔材料可廣泛用于催化劑載體、儲氫材料、化學過濾提純等領域。常用的多孔氧化物載體，如SiO₂、γ-Al₂O₃、沸石分子篩等雖能夠提供較高的比表面積，但其熱導效率非常低(易導致載體和金屬之間發生燒結)，具有親水性表面(易引起催化劑表面覆蓋上一層來自周圍環境中的水)，化學活性強(易在催化劑表面形成酸性點或堿性點)，此類載體在一些苛刻的反應條件下，如高溫高壓、強酸、原料雜質含量高時，將導致催化劑活性和壽命大大降低，故多孔氧化物載體的應用范圍受到一定的限制。

多孔氮化硼憎水性強、化學穩定性高、熔點高、密度低、熱導性好、電絕緣性好，并且在高溫和強光照條件下仍具有很好的抗氧化性，抗氧化溫度達到800℃以上，因此它可用作高溫催化劑載體材料。眾所周知，催化劑載體的比表面積越高，越有利于活性組分的分散，從而提高其催化活性，然而市售氮化硼均是塊體氮化硼，比表面僅為25m²/g左右，比一般催化劑載體的比表面低很多。因此，探索高比表面多孔氮化硼的制備技術具有重要的意義。

目前，國內外文獻已報道過很多種高比表面多孔氮化硼材料的制備技術，這些技術主要包括以下三類:①水熱、溶劑熱合成法；②模板法；③有機先驅體熱解法。然而，這幾種方法均存在一些缺點：如水熱、溶劑熱合成法制得的產品產率普遍偏低，多數原料不穩定且有毒，對環境污染比較大；另外大部分工作停留在實驗室幾十毫升的小高壓釜水平上且多為工藝研究，基礎性的研究較少，工程化方面的研究力度不夠，以致許多研究成果難以及時轉化為工業規模生產。模板法在產物的后處理當中會遇到困難，模板的成分很難得到有效地去除，另外在分離模板的過程中很難避免氮化硼的多孔結構被破壞。有機先驅體熱解法采用的最多的先驅體是單組元先驅體，主要有氨基硼烷及其聚合物、三氯硼吖嗪及其聚合物、硼吖嗪及其聚合物三類，盡管這種方法能夠制得高產率、高純度、高比表面的氮化硼，但是涉及到的有機前驅體的合成卻很復雜，而且產量較低，這大大限制了這種方法的應用和發展。因此，探索經濟實用的無模板、無毒、無污染且產量大的制備技術具有十分重要的意義。多孔陶瓷的制備技術中常用到一種發泡工藝，這種工藝主要指在陶瓷組分中添加有機或無機化學物質，在處理階段形成揮發的氣體，產生泡沫，形成孔隙，經過干燥和燒結制成多孔陶瓷。該工藝的特點是通過發泡劑釋放的氣體擴散到陶瓷懸浮體中來獲得多孔結構，懸浮體一般包括陶瓷粉末、溶劑、表面活性劑等。泡沫懸浮液可通過機械發泡、注入氣流、利用化學反應產生的氣體或熱解的低熔點的溶劑的揮發等途徑獲得。發泡工藝制備多孔陶瓷選用的發泡體系主要有物理發泡劑、無機發泡劑、有機發泡劑以及表面活性劑四類，其中表面活性劑是最常用的起泡劑，利用它通過機械攪拌可以形成較穩定的泡沫。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種無毒、無污染且產量大的多孔氮化硼的制備方法。

本發明方法通過料漿發泡法制備氮化硼前驅體，再在流動氮氣氣氛中使前驅體高溫熱解、在熱解的過程中形成孔隙而制得高比表面多孔氮化硼的方法。

本發明解決上述問題采用的技術方案是：

(1)?將氮化合物和硼化合物按摩爾比1:1～10的比例稱量，配置成總濃度為0.03～0.1g/ml的混合水溶液；在混合水溶液中加入1wt%～20wt%的表面活性劑；

(2)?將步驟(1)制得的混合水溶液在30～100℃的恒定溫度下劇烈攪拌，1～10h之后停止攪拌，置于空氣中自然冷卻12～24h，經抽濾、水洗、真空干燥16～24h之后得到氮化硼纖維前驅體；

(3)?將步驟(2)制得的氮化硼纖維前驅體，置于真空管式爐內，在1300℃～1900℃氮氣氣氛中煅燒0.5～8h，隨后自然冷卻；

(4)?將步驟(3)得到的高溫熱解產物，置于馬弗爐內，在450℃～700℃空氣中煅燒1～5h，得到最終產物。

步驟（3）中，氮氣流量為50～400ml/min。

所述氮化物為三聚氰胺；

所述硼化物為硼酸；

所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。