CN107413370A - 六方氮化硼纳米片及其制备方法 - Google Patents

六方氮化硼纳米片及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107413370A
CN107413370A CN201710711569.2A CN201710711569A CN107413370A CN 107413370 A CN107413370 A CN 107413370A CN 201710711569 A CN201710711569 A CN 201710711569A CN 107413370 A CN107413370 A CN 107413370A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
hexagonal boron
nitride nanosheet
preparation
bnns
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
Application number
CN201710711569.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107413370B (zh
Inventor
汪谟贞
姜志文
葛学武
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.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
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 University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN201710711569.2A priority Critical patent/CN107413370B/zh
Publication of CN107413370A publication Critical patent/CN107413370A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107413370B publication Critical patent/CN107413370B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/24—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
    • B01J31/16—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes
    • B01J31/18—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms
    • B01J31/1805—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing coordination complexes containing nitrogen, phosphorus, arsenic or antimony as complexing atoms, e.g. in pyridine ligands, or in resonance therewith, e.g. in isocyanide ligands C=N-R or as complexed central atoms the ligands containing nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/0072—Preparation of particles, e.g. dispersion of droplets in an oil bath
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/04—Mixing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/34—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation
    • B01J37/341—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation
    • B01J37/344—Irradiation by, or application of, electric, magnetic or wave energy, e.g. ultrasonic waves ; Ionic sputtering; Flame or plasma spraying; Particle radiation making use of electric or magnetic fields, wave energy or particle radiation of electromagnetic wave energy
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明提供了一种六方氮化硼纳米片，包括六方氮化硼纳米片和负载在所述六方氮化硼纳米片上的过渡金属纳米粒子。本发明还提供了一种六方氮化硼纳米片的制备方法。本发明通过将过渡金属离子配位插层技术和辐射还原合成金属纳米粒子技术相结合，一步实现了从h‑BN纳米粒子上剥离得到负载金属纳米粒子的BNNS，为BNNS的制备和功能化提供了新方法。同已有的剥离方法相比，本方法具有条件温和、易于操作、环境友好和高效节能的特点。实验结果表明，本发明提供的方法可以获得厚度为1.5～3.0nm的六方氮化硼纳米片。

Description

六方氮化硼纳米片及其制备方法
技术领域
本发明属于六方氮化硼技术领域，尤其涉及一种六方氮化硼纳米片及其制备方法。
背景技术
六方氮化硼纳米片(BNNS)是石墨烯的等电子体，具有与石墨烯类似的层状结构，被称为“白色石墨烯”。它具备一些独特的性能，如在可见光波长范围内无吸收，更适用于制作光学器件；导热性好(导热系数为1700-3000W·m-1·K-1)；绝缘性好(带隙宽度为5.2-5.8eV)；热稳定性高(其分解温度在900℃以上，而碳材料通常在450℃以上便开始分解)；耐辐射性能优异等(Luo W,Wang Y,Hitz E,Lin Y,Yang B,Hu L.Advanced FunctionalMaterials,2017 1701450；Meziani MJ,Song WL,Wang P,Lu F,Hou Z,Anderson A,Maimaiti H,Sun YP.Chemphyschem,2015,16(7),1339-1346.)。较之石墨烯，BNNS在国防、航天、石油工业、生物医药和环保等领域具有更加广阔而丰富的应用前景。
近年来，BNNS自组装材料和复合材料的研究引起了广泛的关注。BNNS组装成的多孔材料可以吸收自重33倍的有机物，可用于分离净化有机废水(Lei WW,Portehault D,LiuD,Qin S,Chen Y.Nature communications,2013,4,1777-1784.)；在聚酰胺中加入50wt％的BNNS(平均长度1.56μm，平均厚度2.35nm)可以使复合物热导率提高40倍(Yu JH,Mo HL,Jiang PK.Polymers for Advanced Technologies,2015,26(5),514-520.)。
然而BNNS的实际研究和应用远不如石墨烯，这主要是由于缺乏高效、低成本制备BNNS的技术。由于B-N共价键还具有一部分离子键的特征，使得氮化硼层与层之间的作用力远比石墨烯之间的作用力强，导致从h-BN上直接剥离制备BNNS变得相当困难。目前还没有找到类似从石墨制备石墨烯的有效方法。因此，开发简单高效的BNNS剥离制备方法，也是目前二维材料制备领域中一个具有挑战性的研究课题。
超声液相剥离法是最早也是最常用的制备BNNS的方法。将h-BN纳米粒子分散在不同液体介质中进行超声(水浴超声、探针超声等)处理，借助超声波与介质作用产生的剪切力、热效应以及空化作用产生的冲击波，将h-BN纳米粒子剥离成单层或几层BNNS(Huang Q,Bando Y,Zhi CY,Golberg D,Kurashima K,Xu FF,Gao L.Angewandte ChemieInternationalEdition,2006,118(13),2098-2101)。该法操作简单、安全，但需要长时间超声，BNNS产物尺寸不可控且稳定性差，剥离后的BNNS易堆叠，产率低。之后，人们提出在液相中加入某些特定结构的高分子表面活性剂以提高剥离后BNNS的稳定性(ZhuJ,Kang J,KangJ,Jariwala D,Wood JD,Seo JWT,Chen KS,Marks TJ,Hersam MC.Nano letters,2015,15(10),7029-7036)。由于加入的表面活性剂难以去除，限制了BNNS的后期应用。
最近，一些新的剥离方法陆续被报道。Lei等将BN粉末与尿素粉在700rpm下球磨混合20小时(BN与尿素粉重量比为1:60)，利用高剪切力作用和碰撞产生的高能量，得到了2nm厚的BNNS(Lei WW,Mochalin VN,Liu D,et al.NatureCommunications 2015,6,8849.)。王正平和郝霄鹏等受到海边岩石在无机盐或碱溶液作用下自然风化剥离的启发，用NaOH水溶液反复多次浸泡-烘干h-BN(Zhao G,Zhang F,Wu YZ,Hao XP,Wang ZP,Xu XG.AdvancedOptical Materials,2016,4(1),141-146.)。由于Na+离子半径和OH-离子半径均小于h-BN晶体层间距的一半，因此两种离子可以轻松的扩散进入h-BN薄片层之间，NaOH在h-BN晶体结构中同时进行腐蚀、插层、结晶及剥离等“化学风化”作用，最终得到BNNS。综上所述，插层并剥离h-BN制备BNNS需要有效破坏h-BN边缘的“lip-lip相互作用”和层间作用力，而现有的剥离方法普遍没有利用h-BN的自身性质，能耗较大，因此开发简单、高效又针对性强的h-BN剥离方法对推动BNNS的应用意义重大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种六方氮化硼纳米片及其制备方法，本发明提供的方法条件简单，易于操作，高效节能，环境友好，能够获得负载金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。
本发明提供了一种六方氮化硼纳米片，包括六方氮化硼纳米片和负载在所述六方氮化硼纳米片上的过渡金属纳米粒子。
本发明提供的六方氮化硼纳米片上负载有过渡金属纳米粒子，可以作为催化剂使用，发挥过渡金属纳米粒子原有作用，也可以将金属纳米粒子去除得到六方氮化硼纳米片。
在本发明中，所述六方氮化硼纳米片的厚度为1.5～3.0nm。
在本发明中，所述过渡金属纳米粒子选自银、钴、镍或铜。
本发明还提供了一种六方氮化硼纳米片的制备方法，包括：
1)将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液中，处理后得到分散液；
2)将所述分散液与阳离子表面活性剂混合，在无氧条件下经γ射线辐照处理后，得到负载有金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。
本发明是在常温常压下，利用γ射线辐射还原插层在h-BN层间的金属离子，在h-BN层间原位生长金属纳米粒子，并利用该过程的空间效应高效剥离制备BNNS的方法。本发明首先将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液进行处理，然后与阳离子表面活性剂混合，在无氧条件下经γ射线辐照处理，即可得到负载有金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。
六方氮化硼粉末(h-BN)中原有的氮原子与过渡金属离子具有很好的配位作用，可以减弱h-BN层间的范德华力和“lip-lip相互作用”。同时，过渡金属离子还原形成的纳米粒子体积将大幅膨胀，可形成空间位阻继续增大层间距，最终破坏层间相互作用达到剥离的效果。另一方面，γ射线作用于醇水体系会产生大量水合电子，其会均匀分散在BN层间和体系中形成还原环境，大大降低化学还原反应中还原剂的扩散效应，有效还原层间金属离子形成纳米粒子。
在一个实施例中，本发明首先采用硝酸对六方氮化硼粉末进行预处理，即将六方氮化硼粉末与硝酸溶液混合处理。在一个实施例中，所述硝酸的质量分数为10～30％，预处理的温度为80～90℃，时间为5～8h。
所述预处理优选在搅拌的条件下进行，预处理完毕后将得到的预处理液离心分离，洗涤干燥后即可得到硝酸预处理的氮化硼。具体而言，所述预处理可以按照以下步骤操作：
称取h-BN粉末放于圆底烧瓶中，向其中加入硝酸溶液，并放入搅拌磁子。圆底烧瓶置于油浴中，开动磁力搅拌，加热并保持一定时间后，自然冷却至室温。将预处理液置于高速离心机中，以6000～10000rpm的转速，将硝酸处理的BN粒子离心分离，并用去离子水漂洗，至洗涤液呈中性。处理过的产物在40～80℃下干燥20～30h。
硝酸预处理完毕后，或者不仅硝酸预处理，将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液中，处理后得到分散液。本发明优选在超声的条件下将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液，优选在搅拌的条件下进行处理。
在一个实施例中，所述过渡金属离子选自离子半径小于0.16nm，且可辐射还原形成金属纳米粒子的过渡金属离子，包括但不限于银、钴、镍或铜。在一个实施例中，所述过渡金属离子浓度为0.05～0.5mol/L；异丙醇与水的体积比为1:4～1:10；六方氮化硼粉末浓度为0.1～1mg/mL。在一个实施例中，将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液中后，在磁力搅拌的条件下进行处理，处理温度为室温～80℃，处理时间为3～21天。
本发明对六方氮化硼粉末、异丙醇、水和过渡金属离子的加入顺序没有限制，可以先将六方氮化硼粉末超声分散在水中，然后加入异丙醇和过渡金属盐再次分散。
得到分散液后，将所述分散液与阳离子表面活性剂混合，在无氧条件下经γ射线辐照处理后，得到负载有金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。在一个实施例中，所述阳离子表面活性剂选自烷基季铵盐，包括但不限于十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵，所述分散液与阳离子表面活性剂混合后，阳离子表面活性剂的浓度大于六方氮化硼粉末的浓度。
将所述分散液与阳离子表面活性剂混合，再次超声分散均匀后在无氧条件下经γ射线辐照处理。本发明优选采用通氮除氧的方法获得无氧条件。本发明优选在磁力搅拌的条件下进行辐照处理，本发明优选采用60Co放射源提供伽马射线。在一个实施例中，所述辐照处理的吸收剂量率为75～120Gy/min，总吸收剂量大于200kGy。
辐照处理后，将得到分散液高速离心、分离、洗涤后，再将产物分散在水中，低速离心、分离，再次分散中水中，即可得到负载有金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。在本发明中，所述高速离心的转速为8000rpm以上，所述低速离心的转速为3000～4500rpm。
本发明首先将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液进行处理，然后与阳离子表面活性剂混合，在无氧条件下经γ射线辐照处理，即可得到负载有金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。本发明是在常温常压下，利用γ射线辐射还原插层在h-BN层间的金属离子，在h-BN层间原位生长金属纳米粒子，并利用该过程的空间效应高效剥离制备BNNS的方法。本发明通过将过渡金属离子配位插层技术和辐射还原合成金属纳米粒子技术相结合，一步实现了从h-BN纳米粒子上剥离得到负载金属纳米粒子的BNNS，为BNNS的制备和功能化提供了新方法。同已有的剥离方法相比，本方法具有条件温和、易于操作、环境友好和高效节能的特点。实验结果表明，本发明提供的方法可以获得厚度为1.5～3.0nm的六方氮化硼纳米片。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中硝酸处理前后h-BN的红外光谱；
图2为本发明实施例1中硝酸处理前后h-BN在空气中加热的TG曲线；
图3为实施例1制备的BNNS的XRD图谱；
图4为商品h-BN粉末的透射电镜照片；
图5为实施例1制备的BNNS的透射电镜照片；
图6为实施例1制备的BNNS的原子力显微镜照片；
图7为实施例2制备的BNNS的透射电镜照片；
图8为实施例2制备的BNNS的原子力显微镜照片；
图9和图10为实施例3制备的BNNS在不同放大倍数下的透射电镜照片。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例所用的商品h-BN购于GE试剂公司，纯度≥99％，其余试剂均为分析纯。
实施例1
1)h-BN粉末预处理
称取2g商品h-BN粉末放于250mL圆底烧瓶中，向其中加入80mL 10％的硝酸溶液(65％硝酸:水＝1:5.5(v/v))，并放入搅拌磁子。圆底烧瓶置于油浴中，开动磁力搅拌，加热至80℃，保持5h后，自然冷却至室温。将分散液置于高速离心机(HC-2518)中，以8000rpm的转速，将BN粒子离心分离，并用去离子水漂洗，至洗涤液呈中性。处理过的产物在50℃电热鼓风干燥箱(GZX-9070MBE)中干燥24h。预处理前后BN粉末的FT-IR光谱如图1所示，图1为本发明实施例1中硝酸处理前后h-BN的红外光谱，由图1可知，两者基本没有差别，1395cm-1的吸收峰归属为B-N键的面内伸缩振动，804cm-1的吸收峰归属为B-N-B键的面外弯曲振动。但预处理前后BN粉末在空气中的热失重(TG)曲线则有较大差别，如图2所示，图2为本发明实施例1中硝酸处理前后h-BN在空气中加热的TG曲线，由图2可知，商品BN粉末中可能含有微量可氧化基团，导致在空气中加热时质量反而稍有增加。而经硝酸处理后的BN在空气中加热至300℃后稍有失重(约0.5％)，说明硝酸可将BN上微量可氧化基团全部氧化。
2)BNNS的辐射剥离
称取20mg硝酸处理后的h-BN粉末，超声分散在42.5mL去离子水中。将7.5mL异丙醇(IPA)和1.188g六水合氯化镍依次加入h-BN分散液中，磁力搅拌21d。而后量取25mL上述分散液放入滴液漏斗中，滴入装有25mL 8g/L十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)水溶液的烧瓶中，超声分散均匀。再放入搅拌磁子，通氮10min后用Parafilm封口膜封口，并用铁架台将烧瓶固定在钴源室中，在磁力搅拌下辐照48h，吸收剂量率为95.7Gy/min(硫酸亚铁剂量计标定)，总吸收剂量为275.6kGy。辐照结束后，将分散液置于高速离心机(HC-2518)中，以9000rpm的转速离心6min，将沉淀物分离出后用去离子水漂洗数次，再分散在水中，放入离心机内，以4000rpm的转速离心10min，分离出负载镍纳米粒子的BNNS，并在水中保存。
所得产物的XRD图谱如图3所示，图3为实施例1制备的BNNS的XRD图谱，对比JCPDS卡片，证明产物仅由BN和Ni单质构成。所得BNNS与原料商品h-BN粉末的透射电子显微镜形貌见图4和图5，其中，图4为商品h-BN粉末的透射电镜照片，图5为实施例1制备的BNNS的透射电镜照片。可以看出，商品h-BN为团聚的，层层堆叠的不规则圆片状粒子，平面直径为200nm左右。而经辐射剥离的产物为分散的、衬度很低的负载纳米粒子的圆形薄片，直径也为200nm左右，其厚度可用原子力显微镜测得，如图6所示，图6为实施例1制备的BNNS的原子力显微镜照片，其中，(a)为原子力显微镜照片，(b)为(a)中线段1的高度剖面图，(c)为(a)中线段2的高度剖面图。从图5测得剥离的BNNS直径约200nm，根据线段1的高度剖面图，测得BNNS厚度为2.5nm左右。线段2的高度剖面图除显示BNNS的厚度(1.9nm)外，还可得到负载的镍纳米粒子的尺寸(直径54nm，厚度2.8nm)，说明在BNNS层间生长的镍纳米粒子由于空间的限制，也为圆片型。
实施例2
1)h-BN粉末预处理见实施例1。
2)BNNS的辐射剥离
称取20mg硝酸处理后的h-BN粉末，超声分散在42.5mL去离子水中。将7.5mL异丙醇(IPA)和1.188g六水合氯化镍依次加入h-BN分散液中，并放入搅拌磁子。将圆底烧瓶置于恒温加热磁力搅拌器(DF-101K)中，加热至70℃，保持3d。加热结束后，量取25mL上述分散液加入滴液漏斗中，滴入装有25mL8g/L CTAC水溶液的烧瓶中，超声分散均匀。再放入搅拌磁子，通氮10min后用Parafilm封口膜封口，并用铁架台将烧瓶固定在钴源室中，在磁力搅拌下辐照48h，吸收剂量率为92.1Gy/min(硫酸亚铁剂量计标定)，总吸收剂量为265.2kGy。辐照结束后取出烧瓶，将分散液置于高速离心机(HC-2518)中，以9000rpm的转速离心6min，将产物分离出后用去离子水漂洗产物数次。而后以4000rpm的转速离心10min，分离出负载镍纳米粒子的BNNS，并在水中保存。
所得BNNS的透射电子显微镜形貌如图7所示，图7为实施例2制备的BNNS的透射电镜照片，由图7可知，实施例2得到的基本都是衬度很低的负载纳米粒子的薄片，数量很多，平面直径为200nm左右。BNNS的原子力显微镜照片如图7所示，图8为实施例2制备的BNNS的原子力显微镜照片，(a)为原子力显微镜照片，(b)为(a)中线段1的高度剖面图，(c)为(a)中线段2的高度剖面图。由图8可知，其直径约200nm。根据线段1的高度剖面图，测得BNNS厚度为2.4nm左右。线段2的高度剖面图除显示BNNS的厚度(2.3nm)外，还可得到负载的镍纳米粒子的尺寸：直径64nm，厚度3.6nm。
实施例3
称取20mg商品h-BN粉末，超声分散在42.5mL去离子水中。将7.5mL异丙醇(IPA)和1.188g六水合氯化镍依次加入h-BN分散液中，并放入搅拌磁子。将圆底烧瓶置于恒温加热磁力搅拌器(DF-101K)中，加热至70℃，保持3d。加热结束后，量取25mL上述分散液加入滴液漏斗中，滴入装有25mL 8g/L十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)水溶液的烧瓶中，超声分散均匀。再放入搅拌磁子，通氮10min后用Parafilm封口膜封口，并用铁架台将烧瓶固定在钴源室中，在磁力搅拌下辐照48h，吸收剂量率为91.1Gy/min(硫酸亚铁剂量计标定)，总吸收剂量为262.4kGy。辐照结束后，将分散液置于高速离心机(HC-2518)中，以9000rpm的转速离心6min，将沉淀物分离出后用去离子水漂洗数次，再分散在水中，放入离心机内，以4000rpm的转速离心10min，分离出负载镍纳米粒子的BNNS，并在水中保存。
所得产物的透射电子显微镜形貌如图9和图10所示，图9和图10为实施例3制备的BNNS在不同放大倍数下的透射电镜照片。由图9和图10可知，实施例3所得负载镍纳米粒子的BNNS的形态分两种：一种为圆形薄片，纳米镍负载其上，尺寸在200nm左右；另一种为BNNS包覆在纳米镍表面，形成褶皱，但两种形态下BNNS的衬度均较低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种六方氮化硼纳米片，包括六方氮化硼纳米片和负载在所述六方氮化硼纳米片上的过渡金属纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片，其特征在于，所述六方氮化硼纳米片的厚度为1.5～3.0nm。
3.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片，其特征在于，所述过渡金属纳米粒子选自银、钴、镍或铜。
4.一种六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，包括：
1)将六方氮化硼粉末分散在含有过渡金属离子的异丙醇水溶液中，处理后得到分散液；
2)将所述分散液与阳离子表面活性剂混合，在无氧条件下经γ射线辐照处理后，得到负载有金属纳米粒子的六方氮化硼纳米片。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述过渡金属离子选自银、钴、镍或铜。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，所述过渡金属离子浓度为0.05～0.5mol/L；异丙醇与水的体积比为1:4～1:10；六方氮化硼粉末浓度为0.1～1mg/mL；
在搅拌的条件下进行处理，处理温度为室温～80℃，处理时间为3～21天。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，所述阳离子表面活性剂选自烷基季铵盐；
所述步骤2)中，所述分散液与阳离子表面活性剂混合后，阳离子表面活性剂的浓度大于六方氮化硼粉末的浓度；
所述辐照处理的吸收剂量率为75～120Gy/min，总吸收剂量大于200kGy。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，辐照处理后，将得到分散液高速离心、分离、洗涤后，再将产物分散在水中，低速离心、分离，再次分散中水中。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，还包括采用硝酸对六方氮化硼粉末进行预处理的步骤。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述硝酸的质量分数为10～30％，预处理的温度为80～90℃，时间为5～8h。
CN201710711569.2A 2017-08-18 2017-08-18 六方氮化硼纳米片及其制备方法 Active CN107413370B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710711569.2A CN107413370B (zh) 2017-08-18 2017-08-18 六方氮化硼纳米片及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710711569.2A CN107413370B (zh) 2017-08-18 2017-08-18 六方氮化硼纳米片及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107413370A true CN107413370A (zh) 2017-12-01
CN107413370B CN107413370B (zh) 2019-11-22

Family

ID=60434171

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710711569.2A Active CN107413370B (zh) 2017-08-18 2017-08-18 六方氮化硼纳米片及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107413370B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109336127A (zh) * 2018-11-30 2019-02-15 深圳大学 一种硼烯及其制备方法
CN109939719A (zh) * 2019-04-16 2019-06-28 中国科学技术大学 一种羟基化改性氮化硼纳米材料、其制备方法和应用
CN110845870A (zh) * 2019-11-08 2020-02-28 常熟理工学院 一种表面共价接枝改性六方氮化硼纳米片及其制备方法
WO2020155737A1 (zh) * 2019-01-29 2020-08-06 齐鲁工业大学 镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体及其制备与高性能复合陶瓷刀具材料
CN114749200A (zh) * 2022-04-07 2022-07-15 中国科学技术大学 一种活性六方氮化硼材料及其制备方法、应用，以及光催化制氢的方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103317143A (zh) * 2013-06-21 2013-09-25 淮南舜化机械制造有限公司 一种制备氮化硼-金纳米复合物的方法
CN104889382A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国科学院深圳先进技术研究院 六方氮化硼纳米片沉积纳米银颗粒复合材料的制备方法
CN106583750A (zh) * 2016-12-23 2017-04-26 吉林大学 一种制备氮化硼纳米片／金属纳米颗粒复合材料的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103317143A (zh) * 2013-06-21 2013-09-25 淮南舜化机械制造有限公司 一种制备氮化硼-金纳米复合物的方法
CN104889382A (zh) * 2015-04-27 2015-09-09 中国科学院深圳先进技术研究院 六方氮化硼纳米片沉积纳米银颗粒复合材料的制备方法
CN106583750A (zh) * 2016-12-23 2017-04-26 吉林大学 一种制备氮化硼纳米片／金属纳米颗粒复合材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XIAOMEI GAO等: ""Defective Hexagonal Boron Nitride Nanosheet on Ni(111) and Cu(111): Stability, Electronic Structures, and Potential Applications"", 《APPLIED MATERIALS & INTERFACES》 *
刘秋文等: ""六方相氮化硼负载铜纳米粒子的制备及其催化还原对硝基苯酚"", 《福州大学学报（自然科学版）》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109336127A (zh) * 2018-11-30 2019-02-15 深圳大学 一种硼烯及其制备方法
WO2020155737A1 (zh) * 2019-01-29 2020-08-06 齐鲁工业大学 镍包覆六方氮化硼纳米片复合粉体及其制备与高性能复合陶瓷刀具材料
US11319251B2 (en) * 2019-01-29 2022-05-03 Qilu University Of Technology Nickel-coated hexagonal boron nitride nanosheet composite powder, preparation and high performance composite ceramic cutting tool material
CN109939719A (zh) * 2019-04-16 2019-06-28 中国科学技术大学 一种羟基化改性氮化硼纳米材料、其制备方法和应用
CN110845870A (zh) * 2019-11-08 2020-02-28 常熟理工学院 一种表面共价接枝改性六方氮化硼纳米片及其制备方法
CN114749200A (zh) * 2022-04-07 2022-07-15 中国科学技术大学 一种活性六方氮化硼材料及其制备方法、应用，以及光催化制氢的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107413370B (zh) 2019-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107413370B (zh) 六方氮化硼纳米片及其制备方法
Li et al. Tailored necklace-like Ag@ ZIF-8 core/shell heterostructure nanowires for high-performance plasmonic SERS detection
Liang et al. Interfacial synthesis of a three-dimensional hierarchical MoS 2-NS@ Ag-NP nanocomposite as a SERS nanosensor for ultrasensitive thiram detection
Karthik et al. Photocatalytic and antibacterial activities of hydrothermally prepared CdO nanoparticles
Liu et al. Dendritic CuSe with hierarchical side-branches: synthesis, efficient adsorption, and enhanced photocatalytic activities under daylight
Wu et al. Non-centrosymmetric Au–SnO 2 hybrid nanostructures with strong localization of plasmonic for enhanced photocatalysis application
Qin et al. Green, low-cost synthesis of photoluminescent carbon dots by hydrothermal treatment of willow bark and their application as an effective photocatalyst for fabricating Au nanoparticles–reduced graphene oxide nanocomposites for glucose detection
CN102755885B (zh) TiO2-rGO复合光催化剂的水热制备方法
CN106391002A (zh) 一种纳米银/氧化石墨烯复合材料分散液及其制备方法和应用
Attia et al. Nanodiamond–polymer nanoparticle composites and their thin films
Rong et al. Study on the Ultrahigh Quantum Yield of Fluorescent P, O‐g‐C3N4 Nanodots and its Application in Cell Imaging
Zhou et al. Graphene–silver nanohybrids for ultrasensitive surface enhanced Raman spectroscopy: size dependence of silver nanoparticles
Zhao et al. Synthesis and characterization of carbon nanotubes decorated with strontium ferrite nanoparticles
Yang et al. Fabrication of and drug delivery by an upconversion emission nanocomposite with monodisperse LaF3: Yb, Er core/mesoporous silica shell structure
Bao et al. ZnO Nanorod Arrays and Hollow Spheres through a Facile Room‐Temperature Solution Route and Their Enhanced Ethanol Gas‐Sensing Properties
CN103055838A (zh) TiO2-rGO复合光催化剂的可见光光敏化制备方法
Hu et al. Use of a core-shell composite Ag3PO4@ TCNQ to improve photocatalytic activity and stability
Feng et al. Performance of graphene dispersion by using mixed surfactants
Jiang et al. Anti-aggregation and morphology-controlled effects of bacterial cellulose encapsulated BiOBr for enhanced photodegradation efficiency
Jing et al. High-yield production of g-C3N4 quantum dots as photocatalysts for the degradation of organic pollutants and fluorescent probes for detection of Fe3+ ions with live cell application
Shi et al. Novel rattle-type magnetic Fe 3 O 4@ Ag@ H-BiOCl photocatalyst with enhanced visible light-driven photocatalytic activity
Shi et al. Thermal physical and magnetic properties of water-based yolk-shell Fe3O4@ C nanofluids
Zhang et al. Using Cellulose Nanocrystal as Adjuvant to Improve the Dispersion Ability of Multilayer Graphene in Aqueous Suspension
Shinde et al. ZnS-rGO nanocomposite: an efficient sun light driven photocatalyst for degradation of methylene blue
Huang et al. Enhanced photocatalytic activity of hybrid reduced graphene oxide–CeO 2 hierarchical flower-like nanostructures

Legal Events

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