[發(fā)明專利]一種海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910857581.3
• 申請(qǐng)日: 2019-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110451465B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 殷紅;孫曉燕;高偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B21/064
• 分類號(hào): C01B21/064
• 代理公司: 長(zhǎng)春市恒譽(yù)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 22212
• 代理人: 李榮武

本發(fā)明涉及一種海膽狀氮化硼納米球?納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)及其制備方法。該分級(jí)結(jié)構(gòu)包括氮化硼納米球及由球狀中心發(fā)射出來(lái)的氮化硼納米管。所述方法包括：在去離子水中依次加入分散劑和石墨烯，經(jīng)超聲、磁力攪拌處理后形成穩(wěn)定分散液，再加入氧化硼，在指定溫度下恒溫?cái)嚢柚聊酀{狀，真空干燥后得到前驅(qū)體；將所得前驅(qū)體置于真空管式爐中，在氬氣氣氛中持續(xù)加熱至一定溫度后再通入氨氣進(jìn)行反應(yīng)，隨后自然冷卻至室溫得到初步產(chǎn)物，經(jīng)處理后可得到海膽狀氮化硼納米球?納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)。本發(fā)明方法制備工藝簡(jiǎn)單，不需要任何金屬催化劑，制備的氮化硼納米分級(jí)結(jié)構(gòu)純度高、結(jié)晶性好、形貌均一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比表面積大，在功能材料領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無(wú)機(jī)納米材料領(lǐng)域，具體涉及一種海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著信息科學(xué)、能源制造等技術(shù)的發(fā)展，納米材料的應(yīng)用日益廣泛，成為當(dāng)今最熱門的研究領(lǐng)域之一。氮化硼納米材料由于具有高熔點(diǎn)，高化學(xué)穩(wěn)定性，高導(dǎo)熱性和高熱穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)、能源開(kāi)發(fā)、光電子器件、航空航天、化學(xué)試劑、生物制藥等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。根據(jù)維度、形貌和尺寸的不同，氮化硼納米材料有納米球、納米空心球、納米棒、納米管、納米帶、納米片等。而對(duì)不同維度、形貌和尺寸的氮化硼納米材料的可控制備是目前各個(gè)學(xué)科研究的熱點(diǎn)，同時(shí)也是其工業(yè)化應(yīng)用的重要前提。

不同的氮化硼納米結(jié)構(gòu)，其性質(zhì)也不同。氮化硼納米管，與碳納米管結(jié)構(gòu)相似，可用作納米電子器件、納米結(jié)構(gòu)陶瓷以及抗氧化包覆層等方面，因其優(yōu)異的吸附性，在儲(chǔ)氫材料、環(huán)境凈化材料等領(lǐng)域也有著潛在的重要應(yīng)用。在現(xiàn)有方案中，常用的氮化硼納米管制備方法有電弧放電法，激光燒蝕法，模板法，球磨退火法，化學(xué)氣相沉積法以及熱還原法等，但這些方法存在產(chǎn)率低，純度低，制備溫度高，成本高或者工藝復(fù)雜難以產(chǎn)業(yè)化等缺點(diǎn)。其中球磨法由于其反應(yīng)溫度較低，且實(shí)驗(yàn)步驟相對(duì)簡(jiǎn)單，被廣泛用來(lái)制備氮化硼納米管。但球磨法在制備氮化硼管的同時(shí)會(huì)引入金屬雜質(zhì)元素，所需球磨時(shí)間很長(zhǎng)，且產(chǎn)物形貌并不可控。

此外，氮化硼納米球更是非常少見(jiàn)的納米結(jié)構(gòu)。將氮化硼納米球與氮化硼納米管通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝進(jìn)行復(fù)合組裝成海膽狀的納米管-球分級(jí)結(jié)構(gòu)，通過(guò)控制形貌和尺寸，提高其比表面積，進(jìn)而提高催化活性和吸附活性，使其具有更高的理論儲(chǔ)氫潛能。本發(fā)明所制備的氮化硼納米分級(jí)結(jié)構(gòu)為海膽狀，該結(jié)構(gòu)由球狀中心發(fā)射出的大量納米管組成，其性能較比于傳統(tǒng)氮化硼納米管具有更大的優(yōu)勢(shì)，可以有效擴(kuò)寬氮化硼在功能納米材料領(lǐng)域的應(yīng)用。目前，暫時(shí)未見(jiàn)對(duì)海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)的專利和文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)及其制備方法。本發(fā)明提供的海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)的制備方法工藝簡(jiǎn)單、重復(fù)性好、無(wú)需任何金屬雜質(zhì)催化劑，同時(shí)所得海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)純度高、形貌均一、結(jié)晶性佳、穩(wěn)定性好。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

本發(fā)明提供了一種海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)，包括氮化硼納米球及由球狀中心發(fā)射出來(lái)的氮化硼納米管。

優(yōu)選的，所述氮化硼納米球的直徑為3-5μm。

優(yōu)選的，所述氮化硼納米管長(zhǎng)為1-3μm，直徑為200-300nm。

本發(fā)明提供了上述海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

(1)制備前驅(qū)體：在去離子水中依次加入分散劑和石墨烯，經(jīng)超聲、磁力攪拌處理后形成穩(wěn)定分散液，再加入氧化硼，在指定溫度下恒溫?cái)嚢柚聊酀{狀，真空干燥后，得到前驅(qū)體；

(2)海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)的制備與提純：將步驟(1)所得前驅(qū)體置于真空管式爐中，在氬氣氣氛中持續(xù)加熱至一定溫度后再通入氨氣進(jìn)行反應(yīng)，隨后自然冷卻至室溫，得到初步產(chǎn)物，經(jīng)處理后可得到海膽狀氮化硼納米球-納米管分級(jí)結(jié)構(gòu)。