[发明专利]一种高结晶度氮化硼的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案属于氮化硼材料，涉及一种高结晶度氮化硼的制备方法。

背景技术

氮化硼具有多种结构，如六方氮化硼(h-BN)、立方氮化硼(c-BN)、三方氮化硼(r-BN)等。其中，六方氮化硼以其优异的物理化学性能,尤其是优异的介电性能和介电频率稳定性以及高热导率,被广泛应用于电子、铸造等多种行业，是生产固体润滑剂、复合陶瓷、电绝缘、日用化妆品等的重要原材料，具有很高的应用价值，成为国内外学者研究的热点。近年来，国内外的研究人员深入研究h-BN的制备方法，但传统制备氮化硼的方法主要集中在高温固相法制备，高能耗、高成本是制约其产业化的重要因素。因此，改进现有的生产工艺，探索更合理的制备方法，降低生产成本，在低温下制备氮化硼将成为以后的研究工作重点，具有较高的实际应用价值。Wang等通过化学吹泡法，由氨硼烷在Ar气氛保护下煅烧，经80℃和900℃的阶段性保温过程，煅烧温度升至1200℃时得到BN结晶相。(Xuebin Wang，Chunyi Zhi，Liang Li,et al.“Chemical Blowing”of Thin-Walled Bubbles:High-Throughput Fabrication of Large Area Few-Layered BN and Cx-BN Nanosheets.Adv.Mater.,2011,23:4072–4076)所使用的原料氨硼烷绿色无污染，制备过程中只生成氢气，可作为制备BN的优良原料。但是，氨硼烷转换成晶态BN需要较高温度，煅烧温度较高，而降低煅烧温度又导致结晶性变差。P.Dibandjo等通过合成MAB作前驱体，以CTAB作模板剂，经120℃保温7天缩聚反应，真空干燥后氨气气氛下煅烧，达到1700℃(50℃/h)时得到结晶性良好的BN。(P.Dibandjo，L.Bois.Thermal stability of mesoporous boron nitride templated with a cationic surfactant.Journal of the European Ceramic Society.2007,27：313–317)但是，该方法存在MAB需多步反应才能合成、生产周期长、煅烧温度高、所用模板剂成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的为针对当前技术的不足，提供一种较低温度下制备氮化硼的方法，以氨硼烷为前驱体，不采用成本高的表面活性剂模板，而采用成本更低的PVB(聚乙烯醇缩丁醛)为模板，通过PVB软模板和溶剂热辅助合成的方法结合后期煅烧处理制备高结晶度氮化硼，以克服已有氮化硼的合成温度高、生产周期长和成本较高等缺点，该方法显著提高了BN的结晶度，降低了BN的合成温度。

本发明的技术方案是：

一种高结晶度氮化硼的制备方法，包括以下步骤：

(1)将硼氢化钠和铵盐分别溶于二氧六环溶液中，配得0.002摩尔硼氢化钠/毫升二氧六环溶液和0.002摩尔铵盐/毫升二氧六环溶液各20份，依次加入烧瓶中，45℃搅拌1h，静置并冷却至室温，抽滤，得到氨硼烷澄清溶液，待用；

(2)将PVB(聚乙烯醇缩丁醛)溶解到二氧六环溶液中，制得0.001～0.01克PVB/毫升二氧六环的PVB溶液20份，待用；

(3)将步骤(1)和步骤(2)中配制的澄清液，依次倒入高压釜中得到氨硼烷-PVB混合溶液，160℃溶剂热4～8h，静置并冷却至室温，80℃将溶剂减压蒸出得到白色杂化粉体，待用；

(4)将步骤(3)得到的白色粉体放在管式炉中，于氨气氛围下900～1000℃煅烧，保温5h，然后马弗炉中空气氛围下700℃煅烧2h，得到产物为高结晶度氮化硼；

上述组分的份数均为体积份数，且各步骤中所用的体积单位相同。

上面步骤(1)中所述的铵盐为氟硼酸铵或甲酸铵。

本发明的有益效果是：