[發明專利]一種表面活性劑輔助合成高結晶度氮化硼的方法

有效

• 申請號: 201410637085.4
• 申請日: 2014-11-12
• 公開（公告）號: CN104445109A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 劉超;李佳;紀秀杰;劉超亞;吳芳芳;譚宏亮;唐成春;王虹;武雅靜;陳翠紅
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C01B21/064
• 分類號: C01B21/064
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

技術領域

本發明的技術方案屬于氮化硼材料，涉及一種高結晶度氮化硼的制備方法。

背景技術

氮化硼具有多種結構，如六方氮化硼(h-BN)、立方氮化硼(c-BN)、三方氮化硼(r-BN)等。其中，六方氮化硼以其優異的物理化學性能,尤其是優異的介電性能和介電頻率穩定性以及高熱導率,被廣泛應用于電子、鑄造等多種行業，是生產固體潤滑劑、復合陶瓷、電絕緣、日用化妝品等的重要原材料，具有很高的應用價值，成為國內外學者研究的熱點。近年來，國內外的研究人員深入研究h-BN的制備方法，但傳統制備氮化硼的方法主要集中在高溫固相法制備，高能耗、高成本是制約其產業化的重要因素。因此，改進現有的生產工藝，探索更合理的制備方法，降低生產成本，在低溫下制備氮化硼將成為以后的研究工作重點，具有較高的實際應用價值。Wang等通過化學吹泡法，由氨硼烷在Ar氣氛保護下煅燒，經80℃和900℃的階段性保溫過程，煅燒溫度升至1200℃時得到BN結晶相。(Xuebin?Wang，Chunyi?Zhi，Liang?Li,et?al.“Chemical?Blowing”of?Thin-Walled?Bubbles:High-Throughput?Fabrication?of?Large?Area?Few-Layered?BN?and?Cx-BN?Nanosheets.Adv.Mater.,2011,23:4072–4076)所使用的原料氨硼烷綠色無污染，制備過程中只生成氫氣，可作為制備BN的優良原料。但是，氨硼烷轉換成晶態BN需要較高溫度，煅燒溫度較高，而降低煅燒溫度又導致結晶性變差。P.Dibandjo等通過合成MAB作前驅體，以CTAB作模板劑，經120℃保溫7天縮聚反應，真空干燥后氨氣氣氛下煅燒，達到1700℃(50℃/h)時得到結晶性良好的BN。(P.Dibandjo，L.Bois.Thermal?stability?of?mesoporous?boron?nitride?templated?with?a?cationic?surfactant.Journal?of?the?European?Ceramic?Society.2007,27：313–317)但是，該方法存在MAB需多步反應才能合成、生產周期長、煅燒溫度高、所用模板劑CTAB成本高等缺點。

發明內容

本發明的目的是針對當前技術的不足，提供一種較低溫度下制備晶態氮化硼的方法，以氨硼烷為前驅體，以相對廉價的十八胺、十二烷基磺酸鈉(SDS)為軟模板劑，通過表面活性劑模板和溶劑熱輔助合成的方法結合后期煅燒處理制備高結晶度氮化硼，以克服已有氮化硼的合成溫度高、生產周期長和成本較高等缺點，可以顯著提高了BN的結晶度，降低了BN的合成溫度。

本發明解的技術方案是：

一種表面活性劑輔助合成高結晶度氮化硼的方法，包括以下步驟：

(1)將硼氫化鈉和銨鹽分別溶于二氧六環溶液中，配得0.002摩爾硼氫化鈉/毫升二氧六環溶液和0.002摩爾銨鹽/毫升二氧六環溶液各30份，依次倒入燒瓶中，40℃攪拌2h，靜置并冷卻至室溫，抽濾，得到氨硼烷澄清溶液，待用；

(2)將步驟(1)中配制的澄清液倒入高壓釜中，再按每60毫升澄清液中加入0.01～0.1克表面活性劑，攪拌至溶解得到氨硼烷-表面活性劑混合溶液，130℃溶劑熱3～7h，靜置并冷卻至室溫，60℃將溶劑減壓蒸出得到白色雜化粉體，待用；

(3)將步驟(2)得到的白色粉體放在管式爐中，于氨氣氛圍下900～1000℃煅燒，保溫5h，然后馬弗爐中空氣氛圍下700℃煅燒2h，得到產物為高結晶度氮化硼；

上述組分的份數均為體積份數，且各步驟中所用的體積單位相同；

上面步驟(1)中所述的銨鹽為氟硼酸銨或甲酸銨。

上面步驟(2)中所述的表面活性劑模板為十八胺或十二烷基磺酸鈉(SDS)。

本發明的有益效果是：