CN106583750A - 一种制备氮化硼纳米片／金属纳米颗粒复合材料的方法 - Google Patents

一种制备氮化硼纳米片／金属纳米颗粒复合材料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的一种制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其具体步骤包括：(1)利用两亲性嵌段共聚物自组装金属纳米颗粒；(2)化学剥离法制备氮化硼纳米薄片；(3)一步合成氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料。本发明的特点是采用嵌段共聚物自组装方法，通过调节自组装参数在氮化硼纳米片表面合成大面积的具有二维拓展周期性的尺寸与间距可调的金属纳米颗粒；所制得的氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料很稳定，具有很强的拉曼增强效应和光电特性，在功能材料、传感器和生物医学等方面具有很好的应用前景；本发明所述的制备工艺简单、不使用还原剂，易于实现大规模工业化生产。

Description

一种制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法
技术领域
本发明属于纳米材料的技术领域，具体涉及一种制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法。
背景技术
与石墨烯类似，六角氮化硼的二维层状纳米片结构，以其独特的物理化学性能(某些方面甚至优于石墨烯)，比如宽禁带、高温抗氧化性、高化学稳定性、高抗腐蚀性、高导热率、低热膨胀系数、低介电常数和抗热冲击性等，在光电器件、功能材料、晶体管、超级电容/电池，传感检测等领域具有巨大的潜在应用前景。金属纳米颗粒，尤其是尺度在10纳米之下的颗粒，显示出的量子尺寸效应、量子限域效应、表面效应等，具有块体材料无法比拟的优势。嵌段共聚物自组装可以合成金属纳米颗粒(1-10纳米直径)，如，用聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶(PS-P2VP)与氯金酸盐(HAuCl4)反应，能够制备出尺寸为3nm、6nm和9nm的金纳米颗粒，具体的可参见Kastle et al.,Adv.Func.Mater.,2003,11,853-861；Shan et al.,Journalof Materials Chemistry C.2014,2,701-707；张兴旺等，功能材料，2006,37,205-210。将金属纳米颗粒负载于二维氮化硼纳米片上仍未见报道。利用金属纳米颗粒得天独厚的几何形态和物化性质对氮化硼纳米片进行复合改性，使其展现出更为丰富可调、优异的光学和电学性质，如表面拉曼增强、表面电荷转移等，拓宽了半导体光电功能材料与器件的设计和制作以及其他领域的思路。
目前关于氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料及其制备方法的文献报道很少，且大多需要运用电化学沉积法和化学还原法，制作工艺烦琐，不利于大规模工业量产。并且，化学还原法中使用的还原剂和有机溶剂会降低复合材料之间结合界面的活性，从而降低其性能，影响复合材料在很多方面的应用。此外，制备出的复合材料所负载的金属纳米颗粒大多分布不均匀、颗粒大小不一致。
基于此，本发明采用嵌段共聚物自组装方法合成金属纳米颗粒，将其一步负载在氮化硼纳米片形成稳定的复合材料，不引入其他杂质和缺陷，工艺简单，操作便捷；负载于纳米片上的金属纳米颗粒排列有序、粒径均一，具有大面积的二维拓展周期性的尺寸与间距可调等优点。此外，用该方法制备的氮化硼纳米片/ 金纳米颗粒复合材料具有显著的表面拉曼增强效应和光电效应，可以用作生物探测、半导体光电器件等核心材料。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种操作便捷、工艺绿色、产物纯净的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法。
本发明给出的一种简单的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，按下述步骤进行制备：
步骤1.化学剥离制备氮化硼纳米片：将六角氮化硼粉末和高锰酸钾粉末研磨混合均匀，加到浓硫酸和磷酸的混合反应溶剂中，加热至75℃并磁力搅拌12～24小时；随后，加入冷藏好的过氧化氢和去离子水混合溶液，在冰水浴的条件下磁力搅拌1.5～2小时；将所得反应物差速离心分选，反复清洗直至PH>3，干燥后所得产品即为氮化硼纳米片。
步骤2.制备金属纳米颗粒：将聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶(PS-P2VP)分散于甲苯中，室温下磁力搅拌3～7天，使其完全溶解，溶液浓度为5mg/ml；称取预设浓度无机金属盐，将其分散于上述溶液中，室温下继续磁力搅拌1～2周，形成负载金属盐的PS-P2VP反胶束；
步骤3.制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料：
a)将步骤2中所制得的氮化硼纳米片粉末加入步骤1所制得的负载金属盐的反胶束溶液中，室温下磁力搅拌12～24个小时后，采用提拉或者旋涂的方法将其放置在一定的衬底上，再经过等离子体处理或者高温退火等方法去除掉聚合物分子，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料。
或者是，b)将步骤2中所制得的氮化硼纳米片分散在一定的无水乙醇溶液里，以旋涂或滴定的方式预置在一定衬底上之后，待无水乙醇挥发后，以提拉的手段再将步骤1所制得的负载金属盐的反胶束颗粒布置氮化硼纳米片之上，再通过等离子体处理或者高温退火等手段去除掉聚合物分子，制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料，形成的金属纳米颗粒仍然保持二维拓展周期性(颗粒尺寸和间距可调)。
或者是，c)用提拉的手段将步骤1所制得的负载金属盐的反胶束颗粒预置在一定的衬底上，再通过等离子体处理或高温退火等手段除去聚合物分子，在该 衬底上形成二维拓展周期性的金属纳米颗粒(颗粒尺寸和间距可调)，再将步骤2所制得的氮化硼纳米片分散在一定的无水乙醇溶液里，以旋涂或滴定的方式放置在金属纳米颗粒上，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料。
依据上述，本发明的具体技术方案归纳为：
一种制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，有制备负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束的过程，其特征在于，还有制备氮化硼纳米片的过程和制得复合材料的过程；
所述的制备氮化硼纳米片的过程，是按质量比1:6称取六角氮化硼粉末和高锰酸钾粉末，研磨混合均匀，加到体积比8:1的浓硫酸和磷酸的混合反应溶剂中，加热至75℃并磁力搅拌12～24小时；随后加入冷藏过的体积比为3:20的过氧化氢和去离子水混合溶液，在冰水浴的条件下磁力搅拌1.5～2小时；将所得反应物在4000rpm的转速下离心10～30分钟，取上层清液，再在17000rpm的转速下离心10～30分钟，取上层清液，用无水乙醇和去离子水清洗直至PH>3，干燥后得到氮化硼纳米片粉末；
所述的制得复合材料的过程，是将氮化硼纳米片和负载金属盐的PS-P2VP反胶束溶液置于衬底上，采用等离子体处理或高温退火去除PS-P2VP，负载无机金属盐的PS-P2VP反胶束变为金属纳米颗粒，同时得到氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料；其中氮化硼纳米片与无机金属盐的质量比1:10～25。
所述的制得复合材料的过程，具体的是过程a)：所制得的氮化硼纳米片粉末加入到负载金属盐的PS-P2VP反胶束溶液中，室温下磁力搅拌12～24个小时，采用提拉或者旋涂的方法将其放置在衬底上，再通过等离子体处理或者高温退火手段去除掉聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶聚合物分子，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料；或者是过程b)：将氮化硼纳米片粉末分散在无水乙醇里，以旋涂或滴定的方式预置在衬底上，待无水乙醇挥发后，以提拉的手段将负载金属盐的PS-P2VP反胶束溶液布置氮化硼纳米片之上，再通过等离子体处理或者高温退火手段去除掉PS-P2VP聚合物分子，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料；或者是过程c)：用提拉的手段将负载金属盐的PS-P2VP反胶束溶液预置在衬底上，通过等离子体处理或高温退火手段除去PS-P2VP聚合物分子，再以旋涂或滴定的方式将氮化硼纳米片放置在金属纳米颗粒上，制得氮化硼纳米片/金属纳 米颗粒复合材料。
所述的制备负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束的过程，可以按背景技术公开的内容进行，也可以是将聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶分散于甲苯中，浓度为5～25mg/ml；磁力搅拌3～7天，至PS-P2VP完全溶解；将含Au、Pt、Pd、Ru、Fe、Co、Ni、Mo或Nb的无机金属盐放入聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶的甲苯溶液，磁力搅拌7～14天，形成负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束溶液；其中无机金属盐与PS-P2VP的质量比为15～40:50。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述的制备负载金属盐的PS-P2VP反胶束的过程中，所述PS-P2VP的链长为185000-90000。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述的制备负载金属盐的PS-P2VP反胶束的过程中，所述无机金属盐，制备金纳米颗粒时选用HAuCl4；制备铂纳米颗粒时选用K2PtCl4；制备铁纳米颗粒时选用FeCl3；制备银纳米颗粒时选用AgNO3；制备钼纳米颗粒时选用MoCl5；制备铌纳米颗粒时选用NbCl5；制备铁铂合金纳米时选用FeCl3和H2PtCl6。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述制得复合材料的过程中，所述的提拉，提拉的速度范围为2～22毫米/分钟。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述制得复合材料的过程中，所述的等离子体处理，是依次采用氧气、氢气等离子体各处理30分钟，去除聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶。
根据本发明的具体实施方式，优选地，在上述制得复合材料的过程中，所述的高温退火处理，是将样品在500℃高温下退火20分钟，去除聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶。
本发明的有益效果是：
1、本发明将负载金属盐的胶束溶液直接与氮化硼纳米片反应，不需要额外添加还原剂或溶剂，不引入额外杂质和缺陷；并且由于负载金属盐的胶束溶液直接与氮化硼纳米片反应，制备金属纳米颗粒和制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料同时完成，使得合成手段绿色环保、简单便捷。
2、解决了以往的复合材料上负载的金属纳米颗粒尺寸不均一、分布也不均匀，所得到的各种性质都是最后的平均性能，大大降低了纳米材料应用的特性等 问题。采用本发明的合成方法，可以制备出结晶度高、厚度均匀的氮化硼纳米片，其上负载的金属纳米颗粒排列有序、粒径均一可调，具有大面积的二维拓展周期性的尺寸与间距可调的特性(粒径1～10nm；间距25～150nm)。只有在这样的量子尺度内，才能展现出纳米复合材料的优异特性。
3、通过加入不同的目标金属盐，该方法能够制备的材料系统可以涵盖Au,Pt,Pd,Ru,Fe,Co,Ni,Mo,Nb等贵金属纳米颗粒和FeMo,FePt等合金纳米颗粒与二维氮化硼纳米片的复合材料系统,具有一定的普适性。
4、用本发明的方法制备的氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料具有显著的表面拉曼增强效应和光电效应，可以用作生物探测、半导体光电器件等核心材料。
附图说明
图1是实施例1制得的纳米金颗粒(未退火)的扫描电子显微镜(SEM)图。
图2是实施例1高温退火后纳米金颗粒的扫描电子显微镜(SEM)图。
图3是实施例1高温退火后纳米金颗粒的能谱(EDS)图。
图4是实施例3剥离后氮化硼纳米片的扫描电子显微镜(SEM)图。
图5是实施例4制得的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的扫描电子显微镜图(SEM)图。
图6是实施例4制得的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的投射电子显微镜图(TEM)图。
图7是实施例4制得的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的高分辨投射电子显微镜图(HFTEM)图
图8是实施例4制得的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的选区电子衍射(SAED)图。
图9是实施例4制得的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的紫外可见光谱(UV-VIS)图。
图10是实施例5氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料退火前的拉曼(Raman)图。
图11是实施例5退火后制备出的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的拉曼(Raman)图。
图12是实施例7制备出的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的拉曼光谱(Raman)图。
图13是实施例7制备出的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的紫外光电子能谱(UPS)图。
图14是实施例8制备出的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的拉曼光谱(Raman)图。
具体实施方式
下面主要结合附图及具体实施例对六角氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的制备方法作进一步详细的说明。
实施例1：负载氯酸金盐的PS-P2VP反胶束的制备和金纳米颗粒的形成。
称取50毫克链长为185000-90000的PS-P2VP，分散于10毫升甲苯中，室温下磁力搅拌3～7天，使其完全溶解，成为浓度为5mg/ml的PS-P2VP甲苯溶液。称取26毫克氯酸金盐，将其分散于PS-P2VP甲苯溶液中，室温下继续磁力搅拌1～3周，形成负载氯酸金盐的PS-P2VP反胶束溶液。
其中的甲苯也可以是其他对于PS和P2VP有不同溶解度的溶剂。
此时，将其以14mm/min速度提拉出来附着在硅衬底上，这些负载金的反胶束颗粒的形貌的扫描电子显微图(SEM)见图1。从SEM图片中可以清楚地看到，负载金的反胶束颗粒呈六角有序排列，胶束颗粒大小均一，约为28nm，颗粒之间的距离大约是35nm。改变参与反应的氯酸金盐的剂量可以调节所得的纳米金属颗粒的尺寸，选择不同嵌段长度的两亲性嵌段共聚物可以改变纳米颗粒的间距。
将所制得的负载金的反胶束颗粒通过提拉附着在硅衬底之后在500℃高温退火20min，去除掉所有的聚合物，会自动形成金纳米颗粒。高温退火后样品的SEM表征及能谱见图2和3。具体描述所有的聚合物已经去掉，从负载金盐的反胶束颗粒自动形成了金纳米颗粒。金纳米颗粒在500℃退火的扫描电子显微(SEM)见图2。表明经过高温退火后在硅衬底上的金颗粒仍保留了颗粒大小均一并且呈六角有序排列的规律有序的特点。
实施例2：改变PS-P2VP的链长也可以得到负载金的反胶束溶液。
改变实施例1中PS-P2VP的链长为32500-7800，将其分散于10毫升甲苯溶 液中，其他同实施例1相同，也可得到负载金的反胶束溶液。
实施例3：氮化硼纳米片的制备。
称取1克氮化硼粉末和6克高锰酸钾(质量比1:6)经充分研磨混合后加入135毫升浓硫酸和磷酸(体积比8:1)的混合反应溶剂中，在75℃下进行磁力搅拌，反应12个小时后，加入138毫升经冷藏的双氧水和去离子水(体积比为3:20)的混合液，并在冰水浴的条件下继续磁力搅拌2个小时，待反应完全后，利用离心机采用差速离心法筛选并清洗样品，干燥后可得分散性好、且质量佳的几层到十几层的氮化硼纳米片。所述的差速离心法，是在4000rpm的转速下离心10～30分钟，取上层清液，再在17000rpm的转速下离心10～30分钟，取上层清液。氮化硼纳米片产品的扫描电子显微镜(SEM)见图3。从SEM图中可以看到剥离后的氮化硼纳米片呈透明的，并且还有发生卷积现象，表明原始的氮化硼粉末发生了发生了剥离，所制得的氮化硼纳米片很薄，仅有几个原子层厚度。
实施例4：采用过程a)制得氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料复合材料。
将实施例1中得到的负载氯酸金盐的PS-P2VP反胶束溶液和实施例3中得到的氮化硼纳米片按氯酸金盐与氮化硼纳米片质量比为10:1混合，磁力搅拌1～2天后，以14mm/min的提拉速度从溶液中提拉出来放置在硅片衬底上，在500℃高温退火20min，得到氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料。
氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料样品的扫描电子显微镜(SEM)见图5。从SEM图中可以看到氮化硼纳米片上修饰了金颗粒，并且金颗粒有序排列。氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料样品的透射电子显微镜(TEM)和高分辨透射电子显微镜(HFTEM)见图6和图7。从TEM中同样可以看到剥离后的氮化硼纳米片呈现透明状，修饰的金纳米颗粒的排列整齐，和SEM结果一致，并且从HFTEM图中可以清晰的看到两个方向的晶格条纹，并且晶面间距分别为0.22nm和0.33nm，分别对应金和六角氮化硼的晶面间距，并且得到的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料结晶度没有受到破坏，也没有杂质的引入。该选区电子衍射(SAED)见图8，可以明显观察到两套晶格衍射斑点，分别属于氮化硼纳米片和金纳米颗粒。紫外可见光谱(UV-VIS)的结果详见图9，图9表明氮化硼纳米片/金纳米颗粒的复合材料中属于氮化硼纳米片的吸收峰红移，而复合后的金纳米颗粒的共振吸收峰反而蓝移，两者之间产生了强烈的共振耦合，表明氮化硼纳米片作为半导体材料和金纳米颗粒的界面之间出现了电荷转移。
实施例5：采用过程a)制得氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料复合材料。
改变实施例1中的所使用PS-P2VP的链长为32500-7800，保持实施例3和4中的参数和步骤不变，将剥离后的氮化硼纳米片分别加到负载氯酸金盐的PS-P2VP反胶束溶液中，可得到不同尺寸的氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料。
复合材料退火前的拉曼光谱(Raman)见图10。从Raman光谱图中可以看到一个非常显著的Raman单峰，归属于六角氮化硼的E2g峰。该峰发生了很大的蓝移，并且随着胶束颗粒的增大，蓝移程度越大，此外，峰的强度也发生了明显的减弱，可能是负载氯酸金盐的PS-P2VP反胶束溶液中聚合物对Raman峰产生了影响。经500℃下退火20min后去除胶束聚合物形成真正的氮化硼纳米片/金纳米颗粒的复合材料，其Raman结果(图11)表明，原本属于氮化硼的E2g的Raman峰峰位并没有发生变化，而是峰的强度有了明显的增强，并且随着金纳米颗粒的粒径增大，增强效果越发明显，这是由于复合材料的金属纳米颗粒具有电磁场显著增强效应。
实施例6：采用过程a)制得氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料。
将实施例1中得到的负载氯酸金盐的PS-P2VP反胶束溶液和实施例3中得到的氮化硼纳米薄片按氯酸金盐与氮化硼纳米片质量比为25:1混合，保持实施例3和4中的其他步骤不变，也可以得到氮化硼纳米薄片/金纳米颗粒的复合材料，并且具有同样的拉曼增强效应。
实施例7：采用过程c)制得氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料复合材料。
分别将实施例1、2中使用链长32500-7800和185000-90000的PS-P2VP得到的负载不同大小氯酸金盐的PS-P2VP反胶束溶液，以14mm/min的速度提拉使其附着在硅片上，经500℃下退火20min后在衬底上自动形成粒径分别为3nm、6nm和9nm的金纳米颗粒。将实施例3中得到的氮化硼纳米片分散平涂在金纳米颗粒之上，可得到氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料。
此种方式的金纳米颗粒位于氮化硼纳米片的下面，其Raman光谱的结果见图12。从Raman光谱图中可以得到，属于氮化硼纳米片的Raman峰强度显著增加了，并且也是和金颗粒的大小有关，颗粒越大增强效果越明显。其紫外光电子能谱(UPS)见图13。从图中可以得到，氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料的功函数相比没有复合金纳米颗粒的氮化硼纳米片大大增加，表明在金与氮化硼的 界面处发生了电荷转移，在光电器件方面的具有潜在的应用。
实施例8：采用过程b)制得氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料复合材料。
将实施例3得到的氮化硼纳米片分散在乙醇中，旋涂或滴定预置在硅片衬底上；分别将实施例1、2使用链长为32500-7800和185000-90000的PS-P2VP得到的负载不同大小氯酸金盐纳米颗粒的反胶束溶液，以14mm/min的速度提拉使其附着预置氮化硼纳米片的衬底上，此时所得到的负载纳米金反胶束颗粒修饰的氮化硼纳米片复合材料(此时并不能检测到任何拉曼信号，可能是包裹金盐的胶束聚合物层过厚阻挡了拉曼信号的检测)。将复合材料在500℃条件下高温退火20min，去除掉聚合物后，得到氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料。此时的纯金纳米颗粒修饰的氮化硼纳米片可以检测到拉曼信号，测试结果见图7。从Raman光谱图中发现，此种方式得到的氮化硼纳米片/金纳米颗粒的复合材料的Raman峰强度显著增加，也是颗粒越大增强效果越明显，金颗粒为3nm时，没有明显的增强，但是金颗粒为9nm时，却有明显的增强效应，表明金颗粒的大小对Raman的影响很大。UPS测试也得到同样的结果。
实施例9：其他氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的制备。
以上实施例都是以制备氮化硼纳米片/金纳米颗粒复合材料为例进行说明，但是本发明不限于制备该种复合材料。
还可以采用负载金属盐H2PtCl6的PS-P2VP胶束来制备氮化硼纳米片/铂纳米颗粒复合材料、负载金属盐FeCl3的PS-P2VP胶束来制备氮化硼纳米片/铁纳米颗粒复合材料、负载金属盐AgNO3的PS-P2VP胶束制备氮化硼纳米片/银纳米颗粒复合材料、负载金属盐MoCl5的PS-P2VP胶束制备氮化硼纳米片/钼纳米颗粒复合材料、负载金属盐NbCl5的PS-P2VP胶束制备氮化硼纳米片/铌纳米颗粒复合材料、以及负载金属盐FeCl3和H2PtCl6的PS-P2VP胶束制备氮化硼纳米片/铁铂合金纳米颗粒复合材料，还包括其他二维纳米片状材料与上述金属和合金纳米颗粒的复合。这些复合材料的制备过程均与实施例1～8相同。

Claims (7)

1.一种制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，有制备负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束的过程，其特征在于，还有制备氮化硼纳米片的过程和制得复合材料的过程；
所述的制备氮化硼纳米片的过程，是按质量比1:6称取六角氮化硼粉末和高锰酸钾粉末，研磨混合均匀，加到体积比8:1的浓硫酸和磷酸的混合反应溶剂中，加热至75℃并磁力搅拌12～24小时；随后加入冷藏过的体积比为3:20的过氧化氢和去离子水混合溶液，在冰水浴的条件下磁力搅拌1.5～2小时；将所得反应物在4000rpm的转速下离心10～30分钟，取上层清液，再在17000rpm的转速下离心10～30分钟，取上层清液，用无水乙醇和去离子水清洗直至PH>3，干燥后得到氮化硼纳米片粉末；
所述的制得复合材料的过程，是将氮化硼纳米片和负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束溶液置于衬底上，采用等离子体处理或高温退火去除聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶，负载无机金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束变为金属纳米颗粒，同时得到氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料；其中氮化硼纳米片与无机金属盐的质量比1:10～25。
2.根据权利要求1所述的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其特征在于，所述的制得复合材料的过程，具体的是过程a)：所制得的氮化硼纳米片粉末加入到负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束溶液中，室温下磁力搅拌12～24个小时，采用提拉或者旋涂的方法将其放置在衬底上，再通过等离子体处理或者高温退火手段去除掉聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶聚合物分子，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料；或者是过程b)：将氮化硼纳米片粉末分散在无水乙醇里，以旋涂或滴定的方式预置在衬底上，待无水乙醇挥发后，以提拉的手段将负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束溶液布置氮化硼纳米片之上，再通过等离子体处理或者高温退火手段去除掉聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶聚合物分子，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料；或者是过程c)：用提拉的手段将负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束溶液预置在衬底上，通过等离子体处理或高温退火手段除去聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶聚合物分子，再以旋涂或滴定的方式将氮化硼纳米片放置在金属纳米颗粒上，制得氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料。
3.根据权利要求1所述的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其特征在于，所述的负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束的过程，是将聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶分散于甲苯中，浓度为5～25mg/ml；磁力搅拌3～7天，至聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶完全溶解；将含Au、Pt、Pd、Ru、Fe、Co、Ni、Mo或Nb的无机金属盐放入聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶的甲苯溶液，磁力搅拌7～14天，形成负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束溶液；其中无机金属盐与聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶的质量比为15～40:50。
4.根据权利要求1、2或3所述的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其特征在于，在制备负载金属盐的聚苯乙烯-聚乙烯基吡啶反胶束的过程中，所述无机金属盐，制备金纳米颗粒时是HAuCl4；制备铂纳米颗粒时是K2PtCl4；制备铁纳米颗粒时是FeCl3；制备银纳米颗粒时是AgNO3；制备钼纳米颗粒时是MoCl5；制备铌纳米颗粒时是NbCl5；制备铁铂合金纳米时是FeCl3和H2PtCl6。
5.根据权利要求1、2或3所述的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其特征在于，在制得复合材料的过程中，所述的提拉，提拉的速度范围为2～22毫米/分钟。
6.根据权利要求1、2或3所述的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其特征在于，在制得复合材料的过程中，所述的等离子体处理，是依次采用氧气、氢气等离子体处理30分钟。
7.根据权利要求1、2或3所述的制备氮化硼纳米片/金属纳米颗粒复合材料的方法，其特征在于，在制得复合材料的过程中，所述的高温退火处理，是在500℃高温下退火20分钟。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107413370A (zh) * 2017-08-18 2017-12-01 中国科学技术大学 六方氮化硼纳米片及其制备方法
CN108996462A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 广东工业大学 一种纳米阵列复合材料的制备方法
CN110642234A (zh) * 2019-11-13 2020-01-03 成都理工大学 一种纳米须状氮化硼氧化物的制备方法
CN110997192A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 Hrl实验室有限责任公司 用于增材制造的原料，以及其使用方法
CN112705723A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 中国科学院广州能源研究所 一种有序结构贵金属纳米颗粒大小及密度的控制方法
CN113054129A (zh) * 2019-12-28 2021-06-29 Tcl集团股份有限公司 复合材料及其制备方法、导电电极和发光二极管
CN115926674A (zh) * 2023-03-14 2023-04-07 常熟理工学院 氮化硼接枝金纳米粒子复合填料及导热胶黏剂的制备方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110997192A (zh) * 2017-08-03 2020-04-10 Hrl实验室有限责任公司 用于增材制造的原料，以及其使用方法
CN110997192B (zh) * 2017-08-03 2022-06-03 Hrl实验室有限责任公司 用于增材制造的原料，以及其使用方法
CN107413370A (zh) * 2017-08-18 2017-12-01 中国科学技术大学 六方氮化硼纳米片及其制备方法
CN107413370B (zh) * 2017-08-18 2019-11-22 中国科学技术大学 六方氮化硼纳米片及其制备方法
CN108996462A (zh) * 2018-08-31 2018-12-14 广东工业大学 一种纳米阵列复合材料的制备方法
CN112705723A (zh) * 2019-10-25 2021-04-27 中国科学院广州能源研究所 一种有序结构贵金属纳米颗粒大小及密度的控制方法
CN110642234A (zh) * 2019-11-13 2020-01-03 成都理工大学 一种纳米须状氮化硼氧化物的制备方法
CN113054129A (zh) * 2019-12-28 2021-06-29 Tcl集团股份有限公司 复合材料及其制备方法、导电电极和发光二极管
CN115926674A (zh) * 2023-03-14 2023-04-07 常熟理工学院 氮化硼接枝金纳米粒子复合填料及导热胶黏剂的制备方法

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