[發明專利]通過模板化制備六方氮化硼的方法

在審

• 申請號: 201810186629.8
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN110240130A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 劉磊;張鍵;仲洋;唐新和;卡斯滕·施密特
• 申請（專利權）人: 羅杰斯公司
• 主分類號: C01B21/064
• 分類號: C01B21/064;C09K5/14;C08K3/38;C08K7/04;C08K7/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

本發明涉及通過模板化制備六方氮化硼的方法。在一個實施方案中，用于制備六方氮化硼的方法包括：使硼化合物和碳模板在有機溶劑中混合；除去有機溶劑以提供硼化合物和碳模板的經干燥的混合物；在有效提供包含六方氮化硼的粗產物的條件下使經干燥的混合物暴露于含氮氣體；從粗產物中除去碳模板以提供六方氮化硼。

技術領域

本發明涉及一種通過模板化制備六方氮化硼的方法。

背景技術

由于碳能夠形成六方晶體結構，因此碳在許多重要領域(例如，部分地，高能電池材料、密封材料、生物醫學、相變儲熱材料和環境保護)中具有應用。六方氮化硼的晶體結構與六方碳相似，均具有六方晶系和多個層通過分子鍵接合的層狀結構。六方氮化硼具有非常好的潤滑效果，通常被稱為“白色石墨”。六方氮化硼不僅具有與石墨材料相似的結構和特性，而且還具有六方碳沒有的一些優異特性，例如電絕緣性、耐腐蝕性和良好的高溫性能。如果可以制備結構特征與六方碳的結構特征相似的六方氮化硼，則其將在諸如電子、機械、環境保護和原子能的領域中具有廣闊的應用前景。然而，鍵合六方氮化硼的層的分子鍵遠比鍵合六方碳的層的分子鍵強，使得極難以通過采用通常用于制備六方碳的方法(即插層、水洗、干燥和高溫膨脹)打開鍵合六方氮化硼的層的分子鍵。

存在一種用于成功地制備六方氮化硼的方法。

發明內容

本文公開了一種制備六方氮化硼的方法和由其制成的六方氮化硼。

在一個實施方案中，一種用于制備六方氮化硼的方法包括：在有機溶劑中使硼化合物和碳模板混合，其中所述碳模板包含多根碳纖維、多根碳納米管、活性炭、多個石墨膜、多個石墨烯片或包括前述中的至少一者的組合；除去有機溶劑以提供硼化合物和碳模板的經干燥的混合物；在有效提供包含六方氮化硼的粗產物的條件下使經干燥的混合物暴露于含氮氣體；從粗產物中除去碳模板以提供多根氮化硼纖維、多根氮化硼納米管、活性氮化硼、多個氮化硼膜、多個氮化硼片或包括前述中的至少一者的組合的形式的六方氮化硼。

本文還公開了一種六方氮化硼。

還公開了一種包含六方氮化硼和聚合物的復合材料。

還公開了一種包含六方氮化硼的熱管理組合件。

還公開了一種包含六方氮化硼的制品。

上述和其他特征通過以下附圖、詳細描述和權利要求來例示。

附圖說明

以下附圖是示例性實施方案，是為了說明制造六方氮化硼的方法和由其制造的六方氮化硼而提供的。附圖為說明性實例，其不旨在將根據本公開內容制造的裝置限制于本文所述的材料、條件或工藝參數。

圖1是實施例1中合成的六方氮化硼的X射線衍射光譜的圖解說明；

圖2是實施例1中用作模板的碳纖維的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像；以及

圖3是實施例1中合成的中空六方氮化硼纖維的掃描電子顯微鏡圖像。

具體實施方式

意外地發現，可以通過將六方氮化硼從碳模板上模板化來制備六方氮化硼。具體地，所述方法包括在有機溶劑中將硼化合物和碳模板混合；除去有機溶劑以提供硼化合物和碳模板的經干燥的混合物；在有效提供包含六方氮化硼的粗產物的條件下使經干燥的混合物暴露于含氮氣體；以及從粗產物中除去碳模板以提供六方氮化硼。由于使用碳模板作為氮化硼的六方結構的直接模板，本發明的方法可以有利地提供復制碳模板的形態的氮化硼形態，允許形成不同的形態例如顆粒、管或納米片形態中的至少一種。

所述方法的益處在于其可以用于制造大量的高純度(例如，基于六方氮化硼的總重量為95重量百分比(重量％)至100重量％或99重量％至100重量％)六方氮化硼。該方法可以是環保的，因為其可以使用環保的硼和碳源，并且因為石墨的碳源容易降解，可以避免酸洗和水洗步驟。