CN103641083A - 一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法 - Google Patents
一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103641083A CN103641083A CN201310657643.9A CN201310657643A CN103641083A CN 103641083 A CN103641083 A CN 103641083A CN 201310657643 A CN201310657643 A CN 201310657643A CN 103641083 A CN103641083 A CN 103641083A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- boron nitride
- hexagonal boron
- degrees celsius
- mesoporous hexagonal
- mesoporous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Saccharide Compounds (AREA)
Abstract
一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法,涉及一种制备氮化硼的方法,包括以下过程:配料:硼酸、尿素作为原料,丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵作为网络剂,氢氧化钾作为活化剂,蔗糖作硬模板;添加活化剂:先将氢氧化钾和硼酸在常温下同时加入到去离子水中、搅拌,制备前驱体粉体,活化制备介孔六方氮化硼:将前驱体粉体置于管式气氛炉中,然后在流动氨气氛下,以每分钟5摄氏度的升温速率升至300摄氏度并保温1~3小时,之后随炉冷却,获得介孔六方氮化硼,再除杂处理得到纯度较高的介孔六方氮化硼。该方法具有生产周期短、原料廉价易得、无毒害、适宜工业化规模生产的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备氮化硼的方法,特别是涉及一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法。
背景技术
介孔六方氮化硼具有化学惰性、高熔点、绝缘性好、高热导率、憎水性和高比表面积等优异性能,在催化、吸附、储氢材料等领域具有很高应用价值和广阔市场应用前景。
多孔材料按着孔径分为三类:孔径小于2纳米的称为微孔;孔径为2~50纳米的称为介孔;孔径大于50纳米的称为大孔,有时也将小于0.7纳米的微孔称为超微孔。
目前制备介孔六方氮化硼的方法主要有模板法、高温分解法和水热合成法。模板法是使用具有特定结构的物质去引导氮化硼的组装与制备,把模板结构复制到产物中的过程。利用模板法制备介孔氮化硼的优点是可以控制介孔氮化硼的结构、形状和尺寸,实现介孔氮化硼的组装与合成同时进行,缺点是合成温度过高,主要在1000摄氏度以上。高温分解法是在高压、高温、催化剂、通直流电等特定条件下,一种物质分解成两种或两种以上物质的方法,该方法主要利用有机物做前驱体,成本高,分解温度也很高,且制备过程中多种参数,如有机物的干燥速率、分解温度、分解持续时间、溶液密度等都可能影响到产物的孔结构。水热合成法是一种以水溶液或其他溶剂作为反应介质,使水或溶剂在加热过程中蒸发自身创造一个高压、高温反应环境,使得通常不溶或难溶的物质溶解并重结晶的方法。此方法的优点是产物纯度高,分散性好、粒度易控制,合成温度低;缺点是合成周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法,该方法利用活化方法制备介孔六方氮化硼,具有生产周期短、原料廉价易得、无毒害、适宜工业化规模生产的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法,所述方法包括以下过程:
1. 配料:硼酸、尿素作为原料,丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵作为网络剂,氢氧化钾作为活化剂,蔗糖作硬模板;
2.添加活化剂:先将氢氧化钾和硼酸在常温下同时加入到去离子水中、搅拌,待完全溶解后加入蔗糖、尿素、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺,混溶后置于65~70摄氏度恒温水浴中充分搅拌,待完全溶解后加入过硫酸铵,继续搅拌,直至形成凝胶,使活化剂均匀分散在凝胶前驱体中;
3.制备前驱体粉体:将凝胶前驱体放在干燥箱中60摄氏度干燥24小时,然后在箱式电阻炉内200~240摄氏度下保温2小时,彻底烘干脱水后研磨得到前驱体粉体;
4.活化制备介孔六方氮化硼:将前驱体粉体置于管式气氛炉中,然后在流动氨气氛下,以每分钟5摄氏度的升温速率升至300摄氏度并保温1~3小时,继续以每分钟10摄氏度的升温速率升至760~825摄氏度之间,进行活化合成并保温2~4小时,之后随炉冷却,获得介孔六方氮化硼;
5.除杂处理:为了提高合成的介孔六方氮化硼的纯度。待冷却到室温以后,将介孔六方氮化硼取出,先用稀盐酸进行酸洗,再用去离子水进一步清洗,清洗后的介孔六方氮化硼放入烘箱60摄氏度干燥24小时,最后将干燥后的介孔六方氮化硼置于快速升温电阻炉中600摄氏度除碳3小时,最终得到纯度较高的介孔六方氮化硼。
2.根据权利要求1所述的一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法,其特征在于,所述硼酸质量百分数为19~28%,蔗糖质量百分数为11~20%,氢氧化钾质量百分数为7~14%,尿素的质量百分数为33~45%;网络剂的总质量为原料总质量的9~20%,且丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵这三部分的质量配比为140:4:25。
本发明的优点与效果是:
本发明利用活化方法制备介孔六方氮化硼。该发明在流动氨气氛下、合成温度在760~825摄氏度范围内活化制备介孔六方氮化硼,其比表面积在329.4 ~405.1平方米每克之间,孔体积在0.49~0.545立方厘米每克之间,平均孔径在4.81~6.36纳米之间。在活化过程中,活化剂氢氧化钾一方面与有机物中的碳氢链发生化学反应生成氧化钾和碳酸钾外,还与硼酸反应,生成氧化钾。一方面通过生成的氧化钾和碳酸钾与碳反应来消耗碳,生成一氧化碳气体,使孔隙发展;另一方面,反应生成金属钾,当活化温度超过金属钾沸点时,钾蒸气扩散,在反应物和生成物中穿行,也会创造出新的孔隙,达到活化制备介孔六方氮化硼的目的。该发明具有生产周期短、原料廉价易得、无毒害、工艺简单、适宜工业化规模生产的特点。
附图说明
图1是实施例1所得产物的X射线衍射图谱;
图2是实施例1所得六方氮化硼的等温吸附-脱附曲线;
图3是实施例1所得介孔六方氮化硼的孔体积分布图;
图4是实施例1所得介孔六方氮化硼的透射电子显微镜照片。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步详述。
实施例1
一种介孔六方氮化硼的活化制备方法为:
1.配料:利用电子天平分别称取硼酸7.8克、蔗糖7克、氢氧化钾3.5克,尿素15克和网络剂4.346克。其中,丙烯酰胺3.6克、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.103克、过硫酸铵0.643克,待用。
2. 添加活化剂:先将氢氧化钾和硼酸在常温下同时加入到去离子水中、搅拌,待完全溶解后加入蔗糖、尿素、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺,混溶后置于70摄氏度恒温水浴中充分搅拌,待完全溶解后加入过硫酸铵,继续搅拌,直至形成凝胶,使活化剂均匀分散在凝胶前驱体中。
3.制备前驱体粉体:将前驱体凝胶放在干燥箱中60摄氏度干燥24小时,然后在箱式电阻炉内220摄氏度保温2小时,彻底烘干脱水后研磨得到前驱体粉体。
4.活化制备介孔六方氮化硼:将前驱体粉体置于管式气氛炉中,然后在流动氨气氛下,以每分钟5摄氏度的升温速率升至300摄氏度并保温2小时,继续以每分钟10摄氏度的升温速率升至780摄氏度,进行活化合成并保温3小时,之后随炉冷却,获得介孔六方氮化硼。
5.除杂处理:为了提高合成的介孔六方氮化硼的纯度。待冷却到室温以后,将介孔六方氮化硼取出,先用稀盐酸进行酸洗,再用去离子水进一步清洗,清洗后的介孔六方氮化硼放入烘箱60摄氏度干燥24小时。最后将干燥后的介孔六方氮化硼置于快速升温电阻炉中600摄氏度除碳3小时,最终得到纯度较高的介孔六方氮化硼。
由图1可以看出,合成产物的X射线衍射图谱上为六方氮化硼的衍射峰,即所生成的产物为六方氮化硼,没有其它的杂质相。由图2可知,曲线类型为第Ⅳ型,且出现明显的滞后环,表明六方氮化硼为介孔材料。由图3可知,介孔六方氮化硼的孔径分布范围在1.8~46纳米之间。从图4进一步证实所得六方氮化硼为介孔材料。
实施例2
一种介孔六方氮化硼的活化制备方法为:
1.配料:利用电子天平分别称取硼酸8克、蔗糖6.8克、氢氧化钾3克、尿素15克和网络剂5.07克。其中,丙烯酰胺4.2克、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.12克、过硫酸铵0.75克,待用。
2.添加活化剂:先将氢氧化钾和硼酸在常温下同时加入到去离子水中、搅拌,待完全溶解后加入蔗糖、尿素、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺,混溶后置于65摄氏度恒温水浴中充分搅拌,待完全溶解后加入过硫酸铵,继续搅拌,直至形成凝胶,使活化剂均匀分散在凝胶前驱体中。
3.制备前驱体粉体:将凝胶前驱体放在干燥箱中60摄氏度干燥24小时,然后在箱式电阻炉内200摄氏度下保温2小时,彻底烘干脱水后研磨得到前驱体粉体。
4.活化制备介孔六方氮化硼:将前驱体粉体置于管式气氛炉中,然后在流动氨气氛下,以每分钟5摄氏度的升温速率升至300摄氏度并保温3小时,继续以每分钟10摄氏度的升温速率升至800摄氏度,进行活化合成并保温2小时,之后随炉冷却,获得介孔六方氮化硼。
5.除杂处理:为了提高合成的介孔六方氮化硼的纯度。待冷却到室温以后,将介孔六方氮化硼取出,先用稀盐酸进行酸洗,再用去离子水进一步清洗,清洗后的介孔六方氮化硼放入烘箱60摄氏度干燥24小时。最后将干燥后的介孔六方氮化硼置于快速升温电阻炉中600摄氏度除碳3小时,最终得到纯度较高的介孔六方氮化硼。
实施例3
一种介孔六方氮化硼的活化制备方法为:
1.配料:利用电子天平分别称取硼酸7.8克、蔗糖6.6克、氢氧化钾4克、尿素12克和网络剂3.38克。其中,丙烯酰胺2.8克、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.08克、过硫酸铵0.5克,待用。
2. 添加活化剂:先将氢氧化钾和硼酸在常温下同时加入到去离子水中、搅拌,待完全溶解后加入蔗糖、尿素、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺,混溶后置于70摄氏度恒温水浴中充分搅拌,待完全溶解后加入过硫酸铵,继续搅拌,直至形成凝胶,使活化剂均匀分散在凝胶前驱体中。
3.制备前驱体粉体:将前驱体凝胶在干燥箱中60摄氏度干燥24小时,然后在箱式电阻炉内240摄氏度保温2小时,彻底烘干脱水后研磨得到前驱体粉体。
4.活化制备介孔六方氮化硼:将前驱体粉体置于管式气氛炉中,然后在流动氨气氛下,以每分钟5摄氏度的升温速率升至300摄氏度并保温1小时,继续以每分钟10摄氏度的升温速率升至825摄氏度,进行活化合成并保温4小时,之后随炉冷却,获得介孔六方氮化硼。
5.除杂处理:为了提高合成的介孔六方氮化硼的纯度。待冷却到室温以后,将介孔六方氮化硼取出,先用稀盐酸进行酸洗,再用去离子水进一步清洗,清洗后的介孔六方氮化硼放入烘箱60摄氏度干燥24小时。最后将干燥后的介孔六方氮化硼置于快速升温电阻炉中600摄氏度除碳3小时,最终得到纯度较高的介孔六方氮化硼。
Claims (3)
1.一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法,其特征在于,所述方法包括以下过程:
1)配料:硼酸、尿素作为原料,丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵作为网络剂,氢氧化钾作为活化剂,蔗糖作硬模板;
2)添加活化剂:先将氢氧化钾和硼酸在常温下同时加入到去离子水中、搅拌,待完全溶解后加入蔗糖、尿素、丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺,混溶后置于65~70摄氏度恒温水浴中充分搅拌,待完全溶解后加入过硫酸铵,继续搅拌,直至形成凝胶,使活化剂均匀分散在凝胶前驱体中;
3)制备前驱体粉体:将凝胶前驱体放在干燥箱中60摄氏度干燥24小时,然后在箱式电阻炉内200~240摄氏度下保温2小时,彻底烘干脱水后研磨得到前驱体粉体;
4)活化制备介孔六方氮化硼:将前驱体粉体置于管式气氛炉中,然后在流动氨气氛下,以每分钟5摄氏度的升温速率升至300摄氏度并保温1~3小时,继续以每分钟10摄氏度的升温速率升至760~825摄氏度之间,进行活化合成并保温2~4小时,之后随炉冷却,获得介孔六方氮化硼;
5)除杂处理:为了提高合成的介孔六方氮化硼的纯度。
2.待冷却到室温以后,将介孔六方氮化硼取出,先用稀盐酸进行酸洗,再用去离子水进一步清洗,清洗后的介孔六方氮化硼放入烘箱60摄氏度干燥24小时,最后将干燥后的介孔六方氮化硼置于快速升温电阻炉中600摄氏度除碳3小时,最终得到纯度较高的介孔六方氮化硼。
3.根据权利要求1所述的一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法,其特征在于,所述硼酸质量百分数为19~28%,蔗糖质量百分数为11~20%,氢氧化钾质量百分数为7~14%,尿素的质量百分数为33~45%;网络剂的总质量为原料总质量的9~20%,且丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸铵这三部分的质量配比为140:4:25。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310657643.9A CN103641083B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310657643.9A CN103641083B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103641083A true CN103641083A (zh) | 2014-03-19 |
CN103641083B CN103641083B (zh) | 2015-07-01 |
Family
ID=50246420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310657643.9A Expired - Fee Related CN103641083B (zh) | 2013-12-09 | 2013-12-09 | 一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103641083B (zh) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107376825A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-24 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种六方氮化硼材料及其制备方法和用途 |
CN108275663A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-13 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种熔融体气泡模板法制备均匀孔介孔氮化硼的方法 |
CN109467440A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-15 | 沈阳大学 | 基于尿素活化制备介孔六方氮化硼陶瓷粉体的方法 |
JP2021116204A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | デンカ株式会社 | 六方晶窒化ホウ素焼結体 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4016244A (en) * | 1974-01-23 | 1977-04-05 | Hitachi, Ltd. | Process for production of cubic boron nitride |
EP1676812B1 (en) * | 2004-12-28 | 2011-03-30 | General Electric Company | Process for producing boron nitride |
CN102515120A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-06-27 | 沈阳大学 | 一种六方氮化硼空心微球的制备方法 |
CN102976294A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-20 | 沈阳大学 | 表面活性剂方式制备高结晶度球状六方氮化硼粉体的方法 |
-
2013
- 2013-12-09 CN CN201310657643.9A patent/CN103641083B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4016244A (en) * | 1974-01-23 | 1977-04-05 | Hitachi, Ltd. | Process for production of cubic boron nitride |
EP1676812B1 (en) * | 2004-12-28 | 2011-03-30 | General Electric Company | Process for producing boron nitride |
CN102515120A (zh) * | 2011-12-05 | 2012-06-27 | 沈阳大学 | 一种六方氮化硼空心微球的制备方法 |
CN102976294A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-03-20 | 沈阳大学 | 表面活性剂方式制备高结晶度球状六方氮化硼粉体的方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
胡昆鹏等: "高比表面氮化硼的制备方法研究进展", 《江汉大学学报(自然科学版)》, vol. 41, no. 1, 28 February 2013 (2013-02-28), pages 55 - 60 * |
葛雷等: "《六方氮化硼的制备方法研究进展》", 《电子元件与材料》, vol. 27, no. 6, 31 December 2008 (2008-12-31) * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107376825A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-24 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种六方氮化硼材料及其制备方法和用途 |
CN107376825B (zh) * | 2017-08-22 | 2020-02-14 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种六方氮化硼材料及其制备方法和用途 |
CN108275663A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-07-13 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种熔融体气泡模板法制备均匀孔介孔氮化硼的方法 |
CN109467440A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-03-15 | 沈阳大学 | 基于尿素活化制备介孔六方氮化硼陶瓷粉体的方法 |
CN109467440B (zh) * | 2018-12-27 | 2021-12-21 | 沈阳大学 | 基于尿素活化制备介孔六方氮化硼陶瓷粉体的方法 |
JP2021116204A (ja) * | 2020-01-24 | 2021-08-10 | デンカ株式会社 | 六方晶窒化ホウ素焼結体 |
JP7349921B2 (ja) | 2020-01-24 | 2023-09-25 | デンカ株式会社 | 六方晶窒化ホウ素焼結体 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103641083B (zh) | 2015-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4818359B2 (ja) | 水素製造用酸化コバルト触媒及びその製造方法 | |
CN103861632A (zh) | 一种硫掺杂的多孔氮化碳光催化材料的制备方法 | |
CN104925796B (zh) | 一种多孔类石墨烯材料的制备方法 | |
CN103641083B (zh) | 一种利用活化方法制备介孔六方氮化硼的方法 | |
CN101439855B (zh) | 一种纳米SnO2-MWCNTs的微波水热合成方法 | |
CN100542671C (zh) | 一种介孔结构金属镍催化剂及其制备方法和用途 | |
CN105399152B (zh) | 一种钴酸镍纳米材料的溶剂热制备方法 | |
CN104709932B (zh) | γ-氧化铝纳米材料及镍/γ-氧化铝催化剂的制备方法 | |
CN103506146B (zh) | 用于分解磷化氢气体的催化剂及其制备方法和应用 | |
CN107032326B (zh) | 一种固相催化制备螺旋状碳纳米管的方法 | |
CN109908903A (zh) | 一种高比表面积木质素基活性炭为载体的镍基催化剂及其制备与应用 | |
CN104773762A (zh) | 一种生长在碳纤维布上的NiCo2O4介孔纳米管材料及其制备方法 | |
KR20170072065A (ko) | 질소 원소가 도핑된 그라핀 조립체 및 이의 제조방법 | |
CN110773218A (zh) | 一种氮掺杂生物碳负载金属镍催化剂及其应用 | |
CN106082287A (zh) | 一种氧化镁的制备方法 | |
CN103801298A (zh) | 石墨烯负载镍纳米粒子复合材料的水热快速合成法 | |
CN105502370B (zh) | 一种氧化石墨烯的固相还原方法 | |
CN107161989A (zh) | 一种蜂窝状三维石墨烯的制备方法 | |
CN104857980A (zh) | 一种六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法 | |
CN106340394A (zh) | 一种二硫化钼掺杂线性聚合物修饰石墨烯复合材料及其制备方法 | |
CN103721698A (zh) | 一种有序层状结构的氧化锌催化剂及其制备方法 | |
CN104520231A (zh) | 一种制备含硫碳材料的方法及其制备的含硫碳材料 | |
CN110451465A (zh) | 一种海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构及其制备方法 | |
CN106158418A (zh) | 一种NiO/氮掺杂石墨烯复合纳米电极材料的制备方法 | |
CN103864056B (zh) | 一种碳微球的制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150701 Termination date: 20151209 |
|
EXPY | Termination of patent right or utility model |