CN111747386A - 一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111747386A
CN111747386A CN202010609174.3A CN202010609174A CN111747386A CN 111747386 A CN111747386 A CN 111747386A CN 202010609174 A CN202010609174 A CN 202010609174A CN 111747386 A CN111747386 A CN 111747386A
Authority
CN
China
Prior art keywords
boron nitride
boron
nitrate
composite material
graphene
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
CN202010609174.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111747386B (zh
Inventor
王恒
徐慢
季家友
朱丽
王树林
沈凡
戴武斌
陈常连
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 Institute of Technology
Original Assignee
Wuhan Institute of Technology
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 Institute of Technology filed Critical Wuhan Institute of Technology
Priority to CN202010609174.3A priority Critical patent/CN111747386B/zh
Publication of CN111747386A publication Critical patent/CN111747386A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111747386B publication Critical patent/CN111747386B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/194—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C01P2004/13—Nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/20—Particle morphology extending in two dimensions, e.g. plate-like
    • C01P2004/24—Nanoplates, i.e. plate-like particles with a thickness from 1-100 nanometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种形貌可控的氮化硼纳米结构‑石墨烯复合材料及其制备方法。其制备为：1)在去离子中依次加入纳米硼粉、螯合剂和钴盐制备硼‑钴前驱体；将石墨烯加入到过渡金属硝酸盐溶液中制备硝酸盐‑石墨烯粉体，过渡金属硝酸盐为硝酸钴、硝酸铁或硝酸镍，硝酸盐溶液浓度为0.001～0.1mol/L；2)硼‑钴前驱体和硝酸盐‑石墨烯粉体分别置于坩埚底部和上部，在氨气气氛下进行热处理，得到氮化硼纳米结构‑石墨烯复合材料；氮化硼纳米结构为纳米管或纳米片。该方法制备的氮化硼纳米结构‑石墨烯复合材料结构稳定，氮化硼纳米结构可在纳米管和纳米片之间调控变化，能满足不同领域对氮化硼纳米结构‑石墨烯复合材料的要求。

Description

一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于无机纳米材料领域，具体涉及一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法。
背景技术
氮化硼(BN)是一种人工合成的晶体材料，早在1842年，Balmain W H通过熔融态的硼酸和氰化钾反应，首次合成了氮化硼。但是，对氮化硼材料进行系统和深入的研究、开发与应用却是近几十年的事情—特别是纳米科学与技术的发展以及受纳米碳材料研究的启发
六方氮化硼纳米结构与纳米碳材料的发展基本同步，如：自1991年发现碳纳米管(CNTs)后(Iijima S.Nature,1991,354,56)，1995年，一维氮化硼纳米管(BNNTs)首次被合成(Chopra N G,et al.Science,1995,269,966)。受C60巴基球(Kroto H W,et al.Nature,1985,318,162)的启发，零维氮化硼富勒烯(BN fullerenes)也于1998年合成(Golberg D,et al.Appl.Phys.Lett.,1998,73,2441)。自2004年Novoselov K S等人发现石墨烯(graphene) 后(Novoselov K S,et al.Science,2004,306,666)，次年，该课题组也得到了二维氮化硼纳米片(BNNSs)(Novoselov K S,et al.PANS,2005,102,10451)。氮化硼纳米材料具有优异的力学(高杨氏模量、高弯曲模量)、热学(800℃仍能稳定存在)、电学(禁带宽度为5.0 ～6.0eV)、光学(深紫外发光)性能，是一类非常具有应用前景的无机纳米材料，受到了材料领域研究者的广泛关注(Jiang X F,et al.J Mater.Sci.Technol.,2015,31,589)。
将石墨烯与氮化硼纳米结构(纳米管、纳米片)进行复合，形成氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料，可以充分发挥两者的优势或产生新的效应，有效提高复合材料的性能并拓展其应用领域。如：氮化硼纳米管-石墨烯复合材料能同时发挥氮化硼纳米管和石墨烯两者的增强增韧效应，显著提高生物陶瓷的抗压强度和断裂韧性等力学性能(Gao C D,etal.Acta Biomater.,2017,61,1.Shuai C J,et al.Chem.Eng.J.,2017,313,487)。氮化硼纳米片-石墨烯复合材料因两者较高的晶格匹配度(晶格失配仅为1.8％)或形成杂化的等离子体-声子极化激元，可以调控原子结构、电子结构、能带结构、界面特性、全角度负折射工作频率，使其在微/纳米电子器件领域更具有应用前景(Yankowitz M,etal.Nat.Rev.Phys.,2019,1,112. Caldwell J D,et al.Nat.Rev.Phys.,2019,4,552.ChenX,et al.,Chem.Soc.Rev.,2016,45, 2057)。目前，制备氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的方法工艺复杂、条件苛刻、对设备要求较高；并且该复合材料中氮化硼纳米结构的特征难以调控。因此，开发一种工艺简单，氮化硼纳米结构(纳米管、纳米片)可调的制备方法，对于推动氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料在功能复合材料领域和先进结构材料领域的应用具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法。该方法制备得到的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料结构稳定，结晶良好，氮化硼纳米结构可在纳米管和纳米片之间调控变化，制备工艺简单，重复性好。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，包括以下几个步骤：
(1)制备硼-钴前驱体和硝酸盐-石墨烯粉体：在去离子中依次加入纳米硼粉、螯合剂和钴盐，搅拌、过滤、真空干燥，得到硼-钴前驱体，所述螯合剂为柠檬酸钠或酒石酸钠；将石墨烯加入到过渡金属硝酸盐溶液中，搅拌、超声、过滤、真空干燥，得到硝酸盐-石墨烯粉体，所述过渡金属硝酸盐为硝酸钴、硝酸铁或硝酸镍，所述过渡金属硝酸盐水溶液浓度为0.001～0.1mol/L；
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得硼-钴前驱体和硝酸盐 -石墨烯粉体分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，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，得到形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料；所述氮化硼纳米结构为氮化硼纳米管或氮化硼纳米片；所述热处理反应温度为1380～1580℃，反应时间为1～5h。
按上述方案，所述步骤(1)中，当过渡金属硝酸盐为硝酸钴或硝酸镍，浓度为0.001～0.01mol/L时制备得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料，浓度为0.05～0.1mol/L时制备得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料；当过渡金属硝酸盐为硝酸铁，浓度为0.001～0.01mol/L时制备得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料，浓度为0.05～0.1mol/L时制备得到氮化硼纳米管- 石墨烯复合材料。
按上述方案，所述步骤(1)中，制备硼-钴前驱体时的钴盐为六水氯化钴、六水硝酸钴或七水硫酸钴。
按上述方案，所述步骤(1)中，制备硼-钴前驱体时，所述纳米硼粉、螯合剂和钴盐的物质的量之比为1：0.2～2：0.4～4。
按上述方案，所述步骤(1)中，石墨烯与纳米硼粉的物质的量之比为0.05～0.1：1。
按上述方案，所述步骤(1)中，制备硼-钴前驱体时，真空干燥的温度为80～120℃，时间为6～24h；制备硝酸盐-石墨烯粉体时，真空干燥的温度为80～120℃，时间为6～24 h。
按上述方案，所述步骤(2)中，氨气流速为30～150ml/min。
一种上述的制备方法制备得到的形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料。
本发明的有益效果为：
1.本发明首次使用“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”结合法制备得到形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料；通过“硼-钴前驱体”高温反应生成硼的氧化物作为硼源，并调节石墨烯上锚定过渡金属硝酸盐的种类与含量，在石墨烯上生长形貌可调控的氮化硼纳米结构，其中氮化硼纳米结构可在纳米管和纳米片之间调控变化。
2.本发明制备的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料结构稳定、结晶良好，且制备方法简单，氮化硼纳米结构可在纳米管和纳米片之间调控，对于推动氮化硼纳米结构-石墨烯在功能复合材料领域和先进结构材料领域的应用具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的氮化硼纳米管-石墨烯复合材料的X射线衍射(XRD)图谱。
图2为本发明实施例1所制备的氮化硼纳米管-石墨烯复合材料的扫描电子显微镜(SEM)图片。
图3为本发明实施例2所制备的氮化硼纳米片-石墨烯复合材料的SEM图片。
图4为本发明实施例3所制备的氮化硼纳米管-石墨烯复合材料的SEM图片。
图5为本发明实施例4所制备的氮化硼纳米片-石墨烯复合材料的SEM图片。
图6为本发明对比例1所制备的产物的SEM图片。
图7为本发明对比例2所制备的产物的SEM图片。
图8为本发明对比例3所制备的产物的SEM图片。
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
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.001mol/L的硝酸钴溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料。
图1为本发明实施例1所制备的产物的XRD图谱，图2为本发明实施例1所制备的产物的SEM图片，表明产物为结晶良好的氮化硼纳米管-石墨烯复合材料，其中纳米管为中空结构。
实施例2
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.1mol/L的硝酸钴溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料。
图3为本发明实施例2所制备的产物的SEM图片，表明产物为形貌均一的氮化硼纳米片-石墨烯复合材料，其中氮化硼纳米片的横向尺寸达2μm，厚度小于10nm。
实施例3
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.1mol/L的硝酸铁溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料。
图4为本发明实施例3所制备的产物的SEM图片，表明产物为氮化硼纳米管-石墨烯复合材料，其中纳米管为中空结构。
实施例4
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.001mol/L的硝酸铁溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料。
图5为本发明实施例4所制备的产物的SEM图片，表明产物为氮化硼纳米片-石墨烯复合材料，其中氮化硼纳米片的横向尺寸达1μm，厚度小于10nm。
实施例5
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.001mol/L的硝酸镍溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
实施例6
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.1mol/L的硝酸镍溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料。
实施例7
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.01mol/L的硝酸钴溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
实施例8
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.05mol/L的硝酸钴溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料。
实施例9
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.05mol/L的硝酸铁溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
实施例10
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol柠檬酸钠和0.04mol六水氯化钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.01mol石墨烯加入到0.01mol/L的硝酸铁溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料。
实施例11
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol酒石酸钠和0.04mol六水硝酸钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.005mol石墨烯加入到0.01mol/L的硝酸镍溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为150 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温5h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
实施例12
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol酒石酸钠和0.04mol六水硝酸钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.005mol石墨烯加入到0.05mol/L的硝酸镍溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为150 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1380℃，保温5h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料。
实施例13
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.2mol酒石酸钠和0.4mol六水硝酸钴，搅拌、过滤、120℃真空干燥6h，得到“硼-钴前驱体”；将0.005mol石墨烯加入到0.01mol/L的硝酸镍溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为30 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1580℃，保温1h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
实施例14
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.2mol酒石酸钠和0.4mol七水硫酸钴，搅拌、过滤、120℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.005mol石墨烯加入到0.01mol/L的硝酸铁溶液中，搅拌、超声、过滤、120℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为150 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1580℃，保温5h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料。
实施例15
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol酒石酸钠和0.4mol七水硫酸钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.005mol石墨烯加入到0.005mol/L的硝酸钴溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为100 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1480℃，保温3h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
实施例16
一种氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)制备“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”：在200ml去离子中依次加入0.1mol 纳米硼粉、0.02mol酒石酸钠和0.4mol七水硫酸钴，搅拌、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硼-钴前驱体”；将0.005mol石墨烯加入到0.08mol/L的硝酸钴溶液中，搅拌、超声、过滤、80℃真空干燥24h，得到“硝酸盐-石墨烯粉体”。
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得“硼-钴前驱体”和“硝酸盐-石墨烯粉体”分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，在流速为100 ml/min的氨气气氛中从室温升温到1480℃，保温3h，然后自然冷却至室温，得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料。
对比例1
具体步骤同实施例1，不同之处在于，步骤(1)中的硝酸钴溶液的浓度为0.2mol/L。图6为对比例1所制备产物的SEM图片，图中显示，无法得到氮化硼纳米结构(纳米管或纳米片)-石墨烯复合材料。
对比例2
具体步骤同实施例1，不同之处在于，步骤(2)中的真空管式炉的热处理温度为1350℃。图7为对比例2所制备产物的SEM图片，图中显示，无法得到氮化硼纳米结构 (纳米管或纳米片)-石墨烯复合材料。
对比例3
具体步骤同实施例1，不同之处在于，步骤(2)中的真空管式炉的保温时间为0.5h。图8为对比例3所制备产物的SEM图片，图中显示，无法得到氮化硼纳米结构(纳米管或纳米片)-石墨烯复合材料。
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 (8)

1.一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
(1)制备硼-钴前驱体和硝酸盐-石墨烯粉体：在去离子中依次加入纳米硼粉、螯合剂和钴盐，搅拌、过滤、真空干燥，得到硼-钴前驱体，所述螯合剂为柠檬酸钠或酒石酸钠；将石墨烯加入到过渡金属硝酸盐溶液中，搅拌、超声、过滤、真空干燥，得到硝酸盐-石墨烯粉体，所述过渡金属硝酸盐为硝酸钴、硝酸铁或硝酸镍，所述过渡金属硝酸盐水溶液浓度为0.001～0.1mol/L；
(2)氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备：将步骤(1)所得硼-钴前驱体和硝酸盐-石墨烯粉体分别置于坩埚底部和上部，然后将坩埚置于真空管式炉中，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，得到形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料；所述氮化硼纳米结构为氮化硼纳米管或氮化硼纳米片，所述热处理反应温度为1380～1580℃，反应时间为1～5h。
2.根据权利要求1所述的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，当过渡金属硝酸盐为硝酸钴或硝酸镍，浓度为0.001～0.01mol/L时制备得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料，浓度为0.05～0.1mol/L时制备得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料；当过渡金属硝酸盐为硝酸铁，浓度为0.001～0.01mol/L时制备得到氮化硼纳米片-石墨烯复合材料，浓度为0.05～0.1mol/L时制备得到氮化硼纳米管-石墨烯复合材料。
3.根据权利要求1所述的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，制备硼-钴前驱体时的钴盐为六水氯化钴、六水硝酸钴或七水硫酸钴。
4.根据权利要求1所述的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，制备硼-钴前驱体时，纳米硼粉、螯合剂和钴盐的物质的量之比为1：0.2～2：0.4～4。
5.根据权利要求1所述的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，石墨烯与纳米硼粉的物质的量之比为0.05～0.1：1。
6.根据权利要求1所述的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，制备硼-钴前驱体时，真空干燥的温度为80～120℃，时间为6～24h；制备硝酸盐-石墨烯粉体时，真空干燥的温度为80～120℃，时间为6～24h。
7.根据权利要求1所述的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，氨气流速为30～150ml/min。
8.一种权利要求1-7任一项所述的制备方法制备得到的形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料。
CN202010609174.3A 2020-06-28 2020-06-28 一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法 Expired - Fee Related CN111747386B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010609174.3A CN111747386B (zh) 2020-06-28 2020-06-28 一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010609174.3A CN111747386B (zh) 2020-06-28 2020-06-28 一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111747386A true CN111747386A (zh) 2020-10-09
CN111747386B CN111747386B (zh) 2021-10-12

Family

ID=72678137

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010609174.3A Expired - Fee Related CN111747386B (zh) 2020-06-28 2020-06-28 一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111747386B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113788464A (zh) * 2021-08-20 2021-12-14 武汉工程大学 一种双过渡金属氧化物催化制备氮化硼纳米管的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103570014A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种石墨烯/氮化硼层状复合材料及其制备方法
CN103910345A (zh) * 2014-03-24 2014-07-09 中国科学院深圳先进技术研究院 氮化硼复合材料的制备方法
CN108328585A (zh) * 2018-05-03 2018-07-27 河北工业大学 一种氮化硼包覆石墨烯纳米片的制备方法
CN110451498A (zh) * 2019-09-09 2019-11-15 吉林大学 一种石墨烯-氮化硼纳米片复合结构及其制备方法
CN110510604A (zh) * 2019-09-09 2019-11-29 吉林大学 一种石墨烯/氮化硼层状异质结构及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103570014A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 中国人民解放军国防科学技术大学 一种石墨烯/氮化硼层状复合材料及其制备方法
CN103910345A (zh) * 2014-03-24 2014-07-09 中国科学院深圳先进技术研究院 氮化硼复合材料的制备方法
CN108328585A (zh) * 2018-05-03 2018-07-27 河北工业大学 一种氮化硼包覆石墨烯纳米片的制备方法
CN110451498A (zh) * 2019-09-09 2019-11-15 吉林大学 一种石墨烯-氮化硼纳米片复合结构及其制备方法
CN110510604A (zh) * 2019-09-09 2019-11-29 吉林大学 一种石墨烯/氮化硼层状异质结构及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MUHAMMAD SAJJAD ET AL.: "Synthesis, Characterization and Fabrication of Graphene/Boron Nitride Nanosheets Heterostructure Tunneling Devices", 《NANOMATERIALS》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113788464A (zh) * 2021-08-20 2021-12-14 武汉工程大学 一种双过渡金属氧化物催化制备氮化硼纳米管的方法
CN113788464B (zh) * 2021-08-20 2022-12-27 武汉工程大学 一种双过渡金属氧化物催化制备氮化硼纳米管的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111747386B (zh) 2021-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108545708B (zh) 一种珊瑚状六方氮化硼微纳米管片复合结构的制备方法
CN104071771B (zh) 一种大管径、超长纳米碳管的制备方法
CN102784648B (zh) 三维碳纳米管/石墨烯复合材料生长用催化剂及制备方法
CN103332681B (zh) 一种由二氧化碳转化制备多孔碳基纳米材料的方法
CN103695864B (zh) 碳包覆钴金属纳米颗粒的制备方法
CN107161961A (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
CN102423671B (zh) 新型铁/碳纳米管分级纳米复合材料的原位制备方法
CN102583324B (zh) 一种非晶态碳纳米管的制备方法
CN110451465B (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
CN103449403A (zh) 氮掺杂多壁碳纳米管的制备方法
CN104108709A (zh) 一种多孔石墨烯及其制备方法
CN105499561B (zh) 一种磁性碳纳米管的制备方法
CN101327929A (zh) 快速制备SiC纳米线的方法
CN115888729A (zh) 用于大量生产多壁碳纳米管的催化剂
CN110577209A (zh) 原位合成碳纳米管表面负载氧化铜纳米颗粒的制备方法
TWI243859B (en) Nano carbon materials and process for producing the same
CN107792880A (zh) 一种铋酸钙纳米线的制备方法
CN113788464B (zh) 一种双过渡金属氧化物催化制备氮化硼纳米管的方法
CN111747386A (zh) 一种形貌可控的氮化硼纳米结构-石墨烯复合材料及其制备方法
Zhang et al. Controlled synthesis and magnetic properties of Ni nanotubes and nanowires
CN105965009A (zh) 一种磁性碳包覆纳米材料的制备方法
CN106882772B (zh) 一种管径可控的氮化硼纳米管的制备方法
CN111204741B (zh) 一种三维石墨烯/碳纳米管交联复合材料的制备方法
CN118437309A (zh) 一种合成单壁/寡壁碳纳米管三元金属催化剂的合成方法
CN102350505A (zh) 一种镍/石墨烯纳米复合材料的制备方法

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
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20211012