[發明專利]一種超聲剝離六方氮化硼的方法

在審

• 申請號: 202011280218.9
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN114506826A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 虞錦洪;趙夙;王夢杰;侯肖;周瑜婷;于磊;褚伍波;林正得;江南
• 申請（專利權）人: 寧波材料所杭州灣研究院;中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C01B21/064
• 分類號: C01B21/064;B82Y40/00
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 李翠

本申請公開了一種超聲剝離六方氮化硼的方法，所述方法包括以下步驟：將含有六方氮化硼粉體的混合水溶液Ⅰ進行超聲處理，得到六方氮化硼納米片。與現有的超聲剝離法相比，本發明用水替代了有機溶劑，無需添加劑，利用超聲波在水相里產生的強烈的空化效應，克服六方氮化硼原子層之間的范德華力和離子鍵性質的作用力，進而提高六方氮化硼納米片的產率，實現六方氮化硼納米片的制備規模化。

技術領域

本申請涉及一種超聲剝離六方氮化硼的方法，屬于無機納米材料領域。

背景技術

自從2004年Novoselov和Geim等人以一種簡單的“微機械力分裂法”制備出石墨烯以來，石墨烯等二維材料因其特殊的性質越來越受到人們的重視。六方氮化硼納米片因和石墨烯的晶型相似，具有“白色石墨烯”之稱，有許多特殊的性質，如寬帶隙、高熱導率、高硬度、大比表面積、高溫抗氧化性、低熱膨脹系數、疏水性、良好的生物兼容性等，在機械、電子、航空航天、生物醫藥等高科技領域都有著廣泛的應用前景。但是，六方氮化硼的原子層間具有較強的分子間作用力和離子鍵作用力，這使得剝離氮化硼的難度比剝離石墨大很多。因此，氮化硼納米片的制備成為當今氮化硼納米材料領域的重要研究方向之一。

從目前的研究成果可以看出，剝離制備六方氮化硼納米片的方法可分為“自下而上”的合成法和“自上而下”的剝離法兩大類。前者主要是化學合成法，后者主要是機械剝離法和化學剝離法?；瘜W合成法主要優勢是制備大面積的六方氮化硼納米片，但其成本昂貴、工藝復雜、難以實現規?；l展?；瘜W剝離法具有高效、低成本的優勢，但使用大量的強氧化劑、還原劑、強酸和強堿，造成環境污染，且對六方氮化硼納米片的晶體結構造成破壞，形成缺陷，影響其綜合性能。相比之下，機械剝離法是綠色、高效、低成本的制備方法。機械剝離法制備六方氮化硼納米片包括球磨剝離法、超聲剝離法、水射流剝離法以及氣流粉碎機剝離法等。球磨剝離法具有工藝簡單、成本低廉、可規?；a六方氮化硼納米片的優勢，但制備的六方氮化硼納米片尺寸較小、晶格缺陷大。水射流剝離法和氣流粉碎機剝離法不但設備復雜、操作繁瑣，而且也會存在球磨剝離法的上述缺點。

超聲剝離法是將六方氮化硼粉體原料分散在剝離溶劑中，利用超聲波產生的空化效應釋放的巨大能量將六方氮化硼片層進行剝離而制備六方氮化硼納米片的方法。該方法工藝簡單、成本低廉，對六方氮化硼納米片的晶格結構影響較小，能制備較高品質的六方氮化硼納米片。中國專利文件CN 102887490 A、中國專利文件CN 108033487 A和中國專利文件CN 107055491A公開了一種超聲剝離六方氮化硼納米片的方法，該方法需要加入有機溶劑或引入離子插層，生產周期長，不適合大批量生產。中國專利文件CN103130236A提供了一種將球磨工藝與液相超聲剝離相結合制備氮化硼納米片分散液的方法，該方法由于兩種處理過程分別進行，未能克服球磨剝離法和超聲剝離法各自的缺點。

因此，研發一種綠色宏量制備氮化硼納米片的方法具有重要意義。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供一種超聲剝離六方氮化硼的方法，所述方法利用超聲剝離技術綠色宏量制備六方氮化硼納米片，與現有的超聲剝離法相比，本發明用水替代了有機溶劑，無需添加劑，利用超聲波在水相里產生的強烈的空化效應，克服六方氮化硼原子層之間的范德華力和離子鍵性質的作用力，進而提高六方氮化硼納米片的產率，實現六方氮化硼納米片的制備規模化。

一種超聲剝離六方氮化硼的方法，所述方法包括以下步驟：將含有六方氮化硼粉體的混合水溶液Ⅰ進行超聲處理，得到六方氮化硼納米片。

可選地，所述六方氮化硼粉體為表面具有羥基修飾。

可選地，所述超聲處理的超聲變幅桿的形狀為啞鈴形或半球形。

可選地，所述超聲處理的超聲變幅桿的材質選自鈦合金或不銹鋼中的至少一種。

可選地，所述超聲處理的處理模式為連續超聲模式。

可選地，所述超聲處理的處理模式為超聲2～5s、停1～3s的間歇超聲模式。