[發明專利]一種液相法制備層狀硼材料的方法

在審

• 申請號: 201610410944.5
• 申請日: 2016-06-13
• 公開（公告）號: CN107487776A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 孫曉明;張國新;李昊遠;常錚
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: C01B35/02
• 分類號: C01B35/02
• 代理公司: 北京權泰知識產權代理事務所(普通合伙)11460
• 代理人: 任永利

技術領域

本發明屬于層狀硼材料的合成方法領域。更具體地，本發明涉及一種常溫常壓液相法快速制備硼材料的方法。

背景技術

層狀硼為單質硼的一種熱力學較為穩定的相，通過計算和模擬，層數較少的層狀硼材料可產生一定帶隙，表現出特殊的載流子傳輸性能(J.Am.Chem.Soc.2014,136,12257-12260/Nano Energy.23(2016)97–10/RSC Adv.,2015,5,74399–74407/Nat.Commun.,2014,5:3113)。此外，其帶隙可通過多種手段如改變層數、雜元素摻雜在較大范圍內調控，近些年來，層狀硼已經成為層狀材料領域的研究熱點。然而層狀硼實際制備中存在諸多困難，目前只有在2015年發表在《Science》上基于高溫高真空濺射方法，在金屬Ag的(111)沉積得到單層硼，其研究表明單層硼烯的確表現出特殊的金屬性的輸運性能。

發明內容

本發明提供了一種液相法制備層狀硼材料的方法，包括以下步驟：

(1)常溫常壓下，將金屬硼化物加入到含有氧化劑的分散劑中進行反應，得到層狀硼材料和金屬鹽；其中所述氧化劑選自含有活性質子的物質、氧化性單質或氧化性金屬陽離子；

(2)清洗步驟(1)的反應后的物質以除去所述金屬鹽，干燥剩余物即得到所述層狀硼材料。

優選地，其中所述常溫為0-200℃，其中所述常壓為1-10大氣壓。

優選地，其中所述的金屬硼化物為硼化鈣、硼化鎂、硼化鋇、硼化鋅中的一種或幾種。

優選地，其中所述含有活性質子的物質為含有羥基、氨基、醛基或羧基的物質；其中所述氧化性單質選自S、F₂、Cl₂、Br₂或I₂；其中所述氧化性金屬陽離子選自Ag⁺、Au³⁺、Cu²⁺、Pt³⁺、Fe³⁺、Co³⁺或Ni³⁺。

優選地，其中所述含有羥基、氨基、醛基或羧基的物質為水、乙二醇、甘油、乙二胺、甲醛、乙酸或甲酸中的一種或幾種。

優選地，其中所述分散劑為氮氮二甲基甲酰胺、氮氮二甲基乙酰胺、氮甲基吡咯烷酮中的一種或幾種。

本發明的有益效果：

1、本發明提供一種無需苛刻條件保護的層狀硼材料的制備方法。采用價格低廉的金屬型硼化物作為硼源，經簡單的反應，即可得到高質量的、目前備受國內外材料學界矚目的層狀硼材料。

2、本發明的制備方法條件為常溫常壓，設備簡單，所有的操作步驟可以在4小時內完成，反應不受反應物量的限制，可以無限等比例放大，具有直接工業化的可行性。

附圖說明

圖1為硼化鎂的晶體結構圖，大球代表鎂原子，小球代表硼原子。

圖2為實施例1中制備的層狀硼材料的透射電鏡照片。

圖3為實施例2中制備的層狀硼材料的掃描電鏡照片。

圖4為實施例3中制備的層狀硼材料的掃描電鏡照片。

圖5為實施例3中制備的層狀硼材料的XRD衍射圖譜。

圖6為實施例3中制備的層狀硼材料的Raman圖譜。

圖7為實施例4中制備的層狀硼材料的透射電鏡照片。

圖8為實施例5中制備的層狀硼材料的透射電鏡照片。

圖9為實施例6中制備的層狀硼材料的掃描電鏡照片。

圖10為實施例7中制備的層狀硼材料的掃描電鏡照片。

圖11為實施例8中制備的層狀硼材料的掃描電鏡照片

具體實施方式

實施例1

將0.2克硼化鎂粉末加入到10毫升的去離子水(反應溶劑)中，磁力攪拌10分鐘后，，加入10％稀鹽酸清洗除掉反應生成的氫氧化鎂，繼續清洗并干燥即得到目標產物層狀硼材料。

實施例2

除將反應溫度提高至120℃，其他與實施例1相同。

實施例3

除使用pH＝1的稀鹽酸作為反應溶劑，其他與實施例1相同。

實施例4

除使用10毫升乙二醇作為反應溶劑，將反應溫度提高至120℃，其他與實施例1相同。

實施例5

除使用pH＝1的EDTA溶液，其他與實施例1相同。

實施例6