CN107161961B - 一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法 - Google Patents

一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107161961B
CN107161961B CN201710519621.4A CN201710519621A CN107161961B CN 107161961 B CN107161961 B CN 107161961B CN 201710519621 A CN201710519621 A CN 201710519621A CN 107161961 B CN107161961 B CN 107161961B
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
hierarchical structure
sea urchin
nanotube
urchin shape
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.)
Active
Application number
CN201710519621.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107161961A (zh
Inventor
傅正义
王恒
平航
王为民
王皓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University of Technology WUT
Original Assignee
Wuhan University of Technology WUT
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University of Technology WUT filed Critical Wuhan University of Technology WUT
Priority to CN201710519621.4A priority Critical patent/CN107161961B/zh
Publication of CN107161961A publication Critical patent/CN107161961A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107161961B publication Critical patent/CN107161961B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
    • C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/82—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by IR- or Raman-data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/88—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by thermal analysis data, e.g. TGA, DTA, DSC
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
    • C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/50—Agglomerated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/51—Particles with a specific particle size distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/64—Nanometer sized, i.e. from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • C01P2006/37—Stability against thermal decomposition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)

Abstract

本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种海胆状氮化硼纳米片‑纳米管分级结构及其制备方法。所述方法包括：在去离子水中依次加入表面活性剂、无定形硼粉和镍盐，磁力搅拌、超声，再加入铵盐，置于恒温水浴锅中磁力搅拌、过滤，过滤物经过水洗、真空干燥后，得到类核‑壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体；将所得前驱体置于真空管式炉中，在氨气气氛下升温至一定温度进行热处理反应，随后自然冷却至室温，得到固体粗产物；粗产物经后处理后得到纯净的海胆状氮化硼纳米片‑纳米管分级结构。本发明方法制备的氮化硼纳米分级结构由纳米片与纳米管组装而成，结晶性好、形貌均一、结构稳定、抗氧化性好，在功能性复合材料领域具有广阔的应用前景。

Description

一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法
技术领域
本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法。
背景技术
近年来，纳米材料的研究已从零维、一维、二维等结构的纳米材料，向多维、分级纳米结构的方向发展。分级纳米结构的基本构造单元主要包括纳米颗粒、纳米管、纳米棒、纳米纤维和纳米片，此类材料的出现也使人们对纳米材料中的物理效应和界面效应有了进一步的认识。如：分级纳米结构常常表现出与常规低维材料不同的力学、电学、热学、光学和磁学方面的性质，这为功能材料的创制和纳米器件的构筑提供了崭新的策略，因此引起了物理学、化学、材料学及其交叉学科领域科学家的广泛关注。
氮化硼是一种典型的III-V族化合物，六方氮化硼(h-BN)是其主要的一种晶型，与石墨的结构类似，属于六方晶系；B、N原子以sp2杂化方式成键，层内原子间以共价键方式结合，层与层之间以范德华力结合。其纳米结构主要有纳米管和纳米片两大类。氮化硼纳米管(Boron nitride nanotubes,BNNTs)因其独特的电子结构和优异的力学性能、热学性能和化学惰性，被广泛应用于纳米电子器件、储能材料、陶瓷基或聚合物基复合材料领域。氮化硼纳米片(Boron nitride nanosheets,BNNSs)除了应用于功能材料领域外，还因其与石墨烯相似的晶格参数、原子级别光滑表面、大的光学声子模式和大的电学带隙宽度等优点，使其能在原子尺度与石墨烯进行复合，应用于高性能石墨烯电子器件领域。若能通过物理或者化学方式，使氮化硼纳米片和纳米管进行有效复合，并控制两者的界面特性，形成氮化硼纳米片-纳米管分级结构，可以充分发挥纳米片和纳米管各自的优势及其协同作用，提高材料的性能并拓宽氮化硼纳米材料在功能性复合材料领域的应用。而且，暂时未见海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的专利和文献报道。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，目的在于提供一种工艺简单、重复性好、无需任何模板，结晶性好、形貌均一、结构稳定、抗氧化性好的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在去离子水中依次加入表面活性剂、无定形硼粉和镍盐，磁力搅拌、超声，然后向溶液中加入铵盐，置于恒温水浴条件下磁力搅拌一段时间、过滤，过滤物经过水洗、真空干燥后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体；
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在氨气气氛下升温至一定温度进行热处理反应，随后自然冷却至室温，得到固体粗产物；所得粗产物经后处理后得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
上述方案中，步骤(1)所述无定形硼粉、镍盐和铵盐的物质的量之比为1：0.1～0.5：2～5；所述表面活性剂的浓度为0.5～5mg/ml。
上述方案中，步骤(1)所述镍盐为硝酸镍、硫酸镍、或氯化镍。
上述方案中，步骤(1)所述铵盐为碳酸铵或碳酸氢铵。
上述方案中，步骤(1)所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮K30。
上述方案中，步骤(1)所述恒温水浴的温度为60～90℃；搅拌时间为1～12h。
上述方案中，步骤(1)所述真空干燥的温度为60℃，时间为12h。
上述方案中，步骤(2)所述热处理反应为：在气体流速为50～200ml/min的氨气气氛中，以10～20℃/min的升温速率从室温升温到1100～1200℃，保温1～4h；然后以2～10℃/min的升温速率继续升温到1300～1500℃，保温1～4h。
上述方案中，步骤(2)所述后处理为：将固体粉末在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌3～5h，再用去离子水和无水乙醇分别洗涤产物3～5次，最后将得到的白色固体粉末置于真空干燥箱内于60℃条件干燥12h。
上述制备方法制备所得具有纳米片-纳米管分级结构的海胆状氮化硼。
本发明的有益效果：(1)本发明以无定形硼粉为中心、镍盐和铵盐形成的絮状物包覆在无定形硼粉的表面，制备得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体，制备过程中通过加入表面活性剂可以有效防止镍盐和铵盐形成的絮状物在硼粉表面发生团聚，有利于絮状物均匀、稳定地包覆在无定形B粉表面，形成类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体；(2)本发明制备的海胆状氮化硼纳米分级结构由纳米片与纳米管组装而成，结晶性好、形貌均一、结构稳定、抗氧化性好；并且具有工艺简单、重复性好、无需任何模板等优点，在功能性复合材料领域具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体的X射线衍射(XRD)图谱。
图2为本发明实施例1所制备的类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图片。
图3为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的X射线衍射(XRD)图谱。
图4为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的拉曼(Raman)光谱。
图5为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的红外(FTIR)光谱。
图6为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图片。
图7为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的场发射扫描电子显微镜(FESEM)图片。
图8为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的透射电子显微镜(TEM)图片。
图9为本发明实施例1所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的热重(TG)曲线。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.05g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.01mol硝酸镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.2mol碳酸铵，置于60℃恒温水浴锅中磁力搅拌12h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为50ml/min的氨气气氛中，以10℃/min的升温速率从室温升温到1100℃，保温1h；然后以2℃/min的升温速率继续升温到1300℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
图1和图2分别为本发明实施例1所制备的B@Ni(HCO3)2前驱体的XRD图谱和FESEM图片，表明镍盐和铵盐在溶液中反应生成Ni(HCO3)2纳米粒子絮状物，在表面活性剂的作用下均匀包覆在无定形B粉表面，形成类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。图3为本实施例所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的XRD图谱，表明产物为结晶良好的六方氮化硼相。图4为本实施例所制备产物的Raman光谱，由图可以看出，产物在1370cm-1附近呈现出一个较强的Raman峰，对应h-BN的E2g高频振动模式。图5为本实施例所制备产物的FTIR光谱，在1372cm-1和817cm-1处呈现两个强的吸收峰，这两个强的吸收峰是h-BN典型的红外特征峰，分别对应h-BN面内B原子和N原子环中B-N键的振动(E1u模式)吸收峰和面外B-N-B的振动(A2u模式)吸收峰。XRD、拉曼和红外图谱表明，本实施例所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构为结晶性好、纯度高的六方氮化硼。图6和图7为本实施例所制备产物的FESEM图片，表明产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.5～5μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，纳米片厚度约为15nm，纳米管的直径约为30nm。图8为其TEM图片，表明在该氮化硼纳米片-纳米管分级结构中，纳米管与纳米片界面结合良好，结构稳定。图9为本实施例所制备产物的TG曲线，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例2
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.05mol硝酸镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.5mol碳酸氢铵，置于70℃恒温水浴锅中磁力搅拌6h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为100ml/min的氨气气氛中，以15℃/min的升温速率从室温升温到1100℃，保温2h；然后以5℃/min的升温速率继续升温到1300℃，保温2h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.4～4.8μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为13nm，纳米管的直径约为29nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例3
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.1g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.01mol硝酸镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.3mol碳酸氢铵，置于80℃恒温水浴锅中磁力搅拌3h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为150ml/min的氨气气氛中，以15℃/min的升温速率从室温升温到1100℃，保温3h；然后以10℃/min的升温速率继续升温到1300℃，保温4h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.5～4.8μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为14nm，纳米管的直径约为24nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例4
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.2g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.02mol硝酸镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.3mol碳酸铵，置于90℃恒温水浴锅中磁力搅拌1h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为200ml/min的氨气气氛中，以20℃/min的升温速率从室温升温到1100℃，保温4h；然后以10℃/min的升温速率继续升温到1400℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.3～4.6μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为14nm，纳米管的直径约为25nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例5
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.3g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.03mol硫酸镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.4mol碳酸氢铵，置于60℃恒温水浴锅中磁力搅拌1h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为50ml/min的氨气气氛中，以20℃/min的升温速率从室温升温到1200℃，保温1h；然后以2℃/min的升温速率继续升温到1400℃，保温4h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.4～4.7μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为15nm，纳米管的直径约为22nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例6
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.4g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.04mol氯化镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.4mol碳酸铵，置于70℃恒温水浴锅中磁力搅拌3h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为100ml/min的氨气气氛中，以15℃/min的升温速率从室温升温到1200℃，保温2h；然后以2℃/min的升温速率继续升温到1500℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.3～4.6μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为11nm，纳米管的直径约为20nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例7
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.05g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.01mol硫酸镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.5mol碳酸氢铵，置于80℃恒温水浴锅中磁力搅拌6h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为150ml/min的氨气气氛中，以15℃/min的升温速率从室温升温到1200℃，保温3h；然后以5℃/min的升温速率继续升温到1500℃，保温3h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.4～4.6μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为12nm，纳米管的直径约为21nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
实施例8
一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，通过如下方法制备得到：
(1)制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在100ml去离子水中依次加入0.5g聚乙烯吡咯烷酮K30、0.1mol无定形硼粉和0.05mol氯化镍，磁力搅拌、超声，然后在上述溶液中加入0.2mol碳酸铵，置于90℃恒温水浴锅中磁力搅拌12h、过滤；过滤物经过水洗、60℃真空干燥12h后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体。
(2)海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤(1)所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在流速为200ml/min的氨气气氛中，以10℃/min的升温速率从室温升温到1200℃，保温4h；然后以10℃/min的升温速率继续升温到1500℃，保温4h，然后自然冷却至室温，得到固体粗产物。所得粗产物在2mol/L的稀盐酸溶液中搅拌4h，用去离子水和无水乙醇依次洗涤固体产物4次，最后将得到的白色固体粉末置于60℃真空干燥箱内干燥12h，得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构。
采用与实施例1相似的方法对本实施例制备的产物进行表征，结果表明产物的结构和形貌与实施例1所得产物类似，产物为结晶良好的纯净六方氮化硼相。显微结构分析显示，产物为形貌均一的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构，平均直径为4.4～5.0μm，该分级结构由纳米片与纳米管组装而成，界面结合良好，结构稳定，纳米片的厚度约为17nm，纳米管的直径约为20nm。本实施例所制备产物的热重分析显示，产物的抗氧化温度接近1000℃，表明所制备的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构具有优异的抗氧化性能。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）制备类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体：在去离子水中依次加入表面活性剂、无定形硼粉和镍盐，磁力搅拌、超声，再加入铵盐，置于恒温水浴条件下磁力搅拌一段时间、过滤，过滤物经过水洗、真空干燥后，得到类核-壳结构的B@Ni(HCO3)2前驱体；
（2）海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备与提纯：将步骤（1）所得B@Ni(HCO3)2前驱体置于真空管式炉中，在氨气气氛下升温至一定温度进行热处理反应，随后自然冷却至室温，得到固体粗产物；所得粗产物经后处理后得到纯净的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构；所述热处理反应为：在气体流速为50~200 ml/min的氨气气氛中，以10～20 ℃/min的升温速率从室温升温到1100～1200 ℃，保温1～4 h；然后以2～10 ℃/min的升温速率继续升温到1300～1500 ℃，保温1～4 h。
2.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述无定形硼粉、镍盐和铵盐的物质的量之比为1：0. 1～0.5：2～5；所述表面活性剂的浓度为0.5～5 mg/ml。
3.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述镍盐为硝酸镍、硫酸镍、或氯化镍。
4.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述铵盐为碳酸铵或碳酸氢铵。
5.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮K30。
6.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述恒温水浴的温度为60～90 ℃；所述磁力搅拌的时间为1～12 h。
7.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述真空干燥的温度为60 ℃，时间为12 h。
8.根据权利要求1所述的海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述后处理为：将粗产物在2 mol/L的稀盐酸溶液中搅拌3~5 h，再用去离子水和无水乙醇分别洗涤产物3~5次，最后将得到的白色固体粉末置于真空干燥箱内于60 ℃条件干燥12 h。
9.权利要求1~8任一所述制备方法制备所得具有纳米片-纳米管分级结构的海胆状氮化硼。
CN201710519621.4A 2017-06-30 2017-06-30 一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法 Active CN107161961B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710519621.4A CN107161961B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710519621.4A CN107161961B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107161961A CN107161961A (zh) 2017-09-15
CN107161961B true CN107161961B (zh) 2019-03-08

Family

ID=59827633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710519621.4A Active CN107161961B (zh) 2017-06-30 2017-06-30 一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107161961B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108483413B (zh) * 2018-03-16 2021-09-10 桂林理工大学 一种表面负载超薄氮化硼纳米片的竹节状氮化硼纳米管分级结构的制备方法
KR20210087026A (ko) * 2018-10-29 2021-07-09 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 질화붕소 나노 재료, 및 수지 조성물
CN109704770B (zh) * 2019-01-29 2021-10-22 齐鲁工业大学 添加镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料及其制备方法
CN110451465B (zh) * 2019-09-09 2022-08-16 吉林大学 一种海胆状氮化硼纳米球-纳米管分级结构及其制备方法
CN113735586B (zh) * 2021-08-30 2022-07-19 武汉工程大学 一种氮化硼纳米管/纳米片-碳化硼陶瓷复合材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101062765A (zh) * 2006-04-29 2007-10-31 中国科学院金属研究所 一种准一维氮化硼纳米结构的制备方法
CN101513995A (zh) * 2009-04-01 2009-08-26 武汉工程大学 一种氮化硼纳米管的制备方法
CN103043633A (zh) * 2013-01-09 2013-04-17 广西大学 一种制备六方氮化硼微纳米复合结构的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101062765A (zh) * 2006-04-29 2007-10-31 中国科学院金属研究所 一种准一维氮化硼纳米结构的制备方法
CN101513995A (zh) * 2009-04-01 2009-08-26 武汉工程大学 一种氮化硼纳米管的制备方法
CN103043633A (zh) * 2013-01-09 2013-04-17 广西大学 一种制备六方氮化硼微纳米复合结构的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Boron nitride multiwall nanotubes decorated with BN nanosheets;Mikhael Bechelany et al.;《CrystEngComm》;20110831;第13卷;第6526-6530页
Synthesis of boron nitride in tubular form;C.C. Tang et al.;《Materials Letters》;20011130;第51卷;第315-319页

Also Published As

Publication number Publication date
CN107161961A (zh) 2017-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107161961B (zh) 一种海胆状氮化硼纳米片-纳米管分级结构及其制备方法
Song et al. Acetone sensing characteristics of ZnO hollow spheres prepared by one-pot hydrothermal reaction
CN108264037B (zh) 三维多孔氮掺杂石墨烯复材及氮掺杂石墨烯的制备方法
Zhang et al. ZnO nanowire/reduced graphene oxide nanocomposites for significantly enhanced photocatalytic degradation of Rhodamine 6G
CN105964193B (zh) 一种氧化石墨烯-氧化铝复合气凝胶的制备方法
Kuang et al. A novel approach for fabricating NiO hollow spheres for gas sensors
Yang et al. Controlled synthesis of Mn3O4 and MnCO3 in a solvothermal system
CN107473261A (zh) 一种氧化锌/还原氧化石墨烯复合材料的制备方法
CN102134092B (zh) 具有次级结构的中空球和花状氧化铟的简易制备方法及应用
Zhou et al. Effect of graphene oxide aerogel on dehydration temperature of graphene oxide aerogel stabilized MgCl2⋅ 6H2O composites
CN109908915B (zh) 一种处理六价铬废水的磁性可见光催化剂及其制备方法
CN107837816B (zh) Fe2O3/g-C3N4复合体系及制备方法和应用
CN108355698A (zh) 一种o掺杂石墨相氮化碳纳米片粉末的制备方法
CN107572509B (zh) 一种氮掺杂空心碳/石墨球纳米材料及其制备方法
Hao et al. Facile synthesis of 3D flowerlike α-FeOOH architectures and their conversion into mesoporous α-Fe2O3 for gas-sensing application
CN106000474B (zh) 一种卟啉/二氧化钛均匀共组纳米球的制备方法及其应用
CN109665525B (zh) 一种“哑铃型”铁氮双掺杂多孔碳的制备方法
CN105271405A (zh) 一种基于碳酸氧铋或氧化铋纳米管的材料及其制备方法
CN109126852A (zh) 有序分级多孔石墨相氮化碳光催化材料的制备方法
Bao et al. Trisodium citrate as bridging and suppressing agent to control synthesis of ZnO hollow hierarchical microspheres and their photocatalytic properties
CN104117339A (zh) 用于吸附染料的吸附剂的制备方法及其应用方法
Sun et al. Synthesis and magnetic properties of hollow α-Fe2O3 nanospheres templated by carbon nanospheres
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
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
Zhang et al. Facile hydrothermal synthesis of mesoporous In2O3 nanoparticles with superior formaldehyde-sensing properties

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant