[發(fā)明專(zhuān)利]一種多孔氮化硼纖維的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310040291.2
• 申請(qǐng)日: 2013-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103088464A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁頌東;江國(guó)棟;胡昆鵬;熊坤;羅意
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): D01F9/08
• 分類(lèi)號(hào): D01F9/08;C01B21/064;C04B35/583;C04B38/06
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春;汪俊鋒

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種添加致孔劑法制備多孔氮化硼纖維的方法，屬于無(wú)機(jī)非金屬材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多孔材料可廣泛用于催化劑載體、儲(chǔ)氫材料、化學(xué)過(guò)濾提純、有機(jī)物分離等領(lǐng)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(dǎo)效率非常低(易導(dǎo)致載體和金屬之間發(fā)生燒結(jié))，具有親水性表面(易引起催化劑表面覆蓋上一層來(lái)自周?chē)h(huán)境中的水)，化學(xué)活性強(qiáng)(易在催化劑表面形成酸性點(diǎn)或堿性點(diǎn))，此類(lèi)載體在一些苛刻的反應(yīng)條件下，如高溫高壓、強(qiáng)酸、原料雜質(zhì)含量高時(shí)，將導(dǎo)致催化劑活性和壽命大大降低，從而其應(yīng)用范圍受到一定的限制。

多孔氮化硼憎水性強(qiáng)、化學(xué)穩(wěn)定性高、熔點(diǎn)高、密度低、熱導(dǎo)性好、電絕緣性好，并且在高溫和強(qiáng)光照條件下仍具有很好的抗氧化性，抗氧化溫度達(dá)到800℃以上，因此它是一種優(yōu)異的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，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大。因此，探索高比表面多孔氮化硼的制備技術(shù)具有重要的意義。

目前，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)已報(bào)道過(guò)很多種高比表面多孔氮化硼材料的制備技術(shù)，這些技術(shù)主要包括以下三類(lèi):①水熱、溶劑熱合成法；②模板法；③有機(jī)先驅(qū)體熱解法。然而，這幾種方法均存在一些缺點(diǎn)：如水熱、溶劑熱合成法制得的產(chǎn)品產(chǎn)率普遍偏低，多數(shù)原料不穩(wěn)定且有毒，對(duì)環(huán)境污染比較大；另外大部分工作停留在實(shí)驗(yàn)室?guī)资辽男「邏焊缴锨叶酁楣に囇芯?，基礎(chǔ)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(shí)轉(zhuǎn)化為工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)。模板法在產(chǎn)物的后處理當(dāng)中會(huì)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(guò)程中很難避免氮化硼的多孔結(jié)構(gòu)被破壞。有機(jī)先驅(qū)體熱解法采用的最多的先驅(qū)體是單組元先驅(qū)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(lèi)，盡管這種方法能夠制得高產(chǎn)率、高純度、高比表面的氮化硼，但是涉及到的有機(jī)前驅(qū)體的合成卻很復(fù)雜，而且產(chǎn)量較低，這大大限制了這種方法的應(yīng)用和發(fā)展。因此，探索經(jīng)濟(jì)實(shí)用的無(wú)模板、無(wú)毒、無(wú)污染且產(chǎn)量大的制備技術(shù)具有十分重要的意義。多孔陶瓷的制備技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種技術(shù)是添加造孔劑法，它是通過(guò)在陶瓷配料中添加造孔劑，將陶瓷顆粒與造孔劑充分混合，壓制成型，利用這些造孔劑在胚體中占據(jù)一定的空間，然后采用加熱燒蝕、熔化、汽化蒸發(fā)等工藝去掉造孔劑，在陶瓷預(yù)制體中留下相應(yīng)孔洞，形成多孔網(wǎng)絡(luò)陶瓷預(yù)制體。造孔劑可以分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩大類(lèi)，無(wú)機(jī)造孔劑主要有碳酸氫鈉、碳酸氫銨、草酸銨、氯化銨或硫酸銨等高溫可分解的鹽類(lèi)以及各類(lèi)碳粉，有機(jī)造孔劑主要是一些天然纖維、高分子聚合物和有機(jī)酸等，如淀粉、尿素、甲基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯等。有機(jī)造孔劑因其在有機(jī)物中分散性好，主要適用于聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS樹(shù)脂等塑料或橡膠制品，而陶瓷漿料都是水溶性體系，采用有機(jī)致孔劑制備多孔陶瓷目前還鮮有報(bào)道，所以在多孔陶瓷材料的制備中仍以無(wú)機(jī)造孔劑為主。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供了一種無(wú)毒、無(wú)污染且產(chǎn)量大的多孔氮化硼的制備方法。

本發(fā)明方法先添加致孔劑法制備氮化硼纖維前驅(qū)體，再在流動(dòng)氮?dú)鈿夥罩惺骨膀?qū)體高溫?zé)峤?、在熱解的過(guò)程中形成孔隙而制得高比表面多孔氮化硼纖維的方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案具體是：

(1)?將氮化合物和硼化合物按摩爾比1:1～10的比例稱(chēng)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5wt%～40wt%的致孔劑；

(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(jīng)抽濾、水洗、真空干燥16～24h之后得到氮化硼纖維前驅(qū)體；

(3)?將步驟(2)制得的氮化硼前驅(qū)體置于真空管式爐內(nèi)，在1300℃～1900℃氮?dú)鈿夥罩徐褵?.5～8h，隨后自然冷卻；

(4)?將步驟(3)得到的高溫?zé)峤猱a(chǎn)物置于馬弗爐內(nèi)，在450℃～700℃空氣中煅燒1～5h，得到最終產(chǎn)物。

所述的致孔劑為尿素、氯化銨、碳酸氫鈉、碳酸鈉、草酸銨、碳酸氫銨、硫酸銨、碳酸銨等。

步驟（3）中所述的氮?dú)饬髁繛?0～400ml/min。

所述氮化物為三聚氰胺。

所述硼化物為硼酸。