[发明专利]一种掺杂六方氮化硼纳米片及其制备方法和以其为载体的催化剂及应用

说明书

本发明涉及一种掺杂六方氮化硼纳米片及其制备方法和以其为载体的催化剂及应用。制备方法包括：将杂原子的单质或化合物、硼的单质或化合物、氮的化合物加入水中，混匀后除水干燥；将其研磨后置于管式炉中，通入惰性气体，程序升温至800‑1200℃反应，结束后冷至室温；将产物研磨后放入热水中蒸煮，趁热过滤，用热水和乙醇洗涤，干燥。以掺杂六方氮化硼纳米片为载体制备催化剂，载体负载的活性组分为过渡金属的一种或多种，用于催化有机反应。本发明采用高温热解法，通过调节原料中各元素的配比来实现纳米材料的可控制备。方法简单，操作容易，产率高。掺杂六方氮化硼纳米片作为催化剂载体，利于提高金属纳米粒子的分散性和催化活性。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备领域及催化技术领域，具体是涉及掺杂六方氮化硼纳米片及其制备方法，还涉及以此掺杂六方氮化硼纳米片为载体制备的催化剂，用于催化有机反应。

背景技术

六方氮化硼（h-BN）和石墨烯是两种结构类似的无机材料。石墨烯是单层的石墨，由碳原子通过sp2杂化排列而成，是一种具有平面六方蜂窝状晶格的材料。广泛应用在电子器件、传感器、催化剂、超级电容器、保护层等领域。h-BN，是典型的Ⅲ-Ⅴ族化合物，呈白色，又被称为“白色石墨烯”。其每一层都是由硼与氮原子交替排列组成，在二维方向无限延伸形成六方形网格，层内由sp2杂化形成的B-N共价键相连，层间靠范德华力结合。h-BN的优点是：高机械性能、高热导率、高耐热性、低热膨胀系数、耐化学腐蚀性、低摩擦系数等。被广泛应用于飞机及火箭发动机喷口涂料、特种陶瓷、高温高压固体润滑剂、航空航天中的导热材料、原子反应堆中的结构材料和食品添加剂。

近年来，科研人员在氮化硼制备与应用方面取得重要进展。中国专利CN104617180公开了浙江大学林明胜等人采用在石墨烯与氧化锌之间引入六方氮化硼绝缘层，制备了一种紫外探测器，有效减少了器件的电流外漏。中国专利CN104940992公开了中南大学帅词俊等人利用激光快速成型技术制备的氮化硼纳米管/陶瓷复合骨支架，在保持陶瓷生物学性能的基础上，大大改善了其强度与韧性。中国专利CN104944417公开了中国科学院上海微系统与信息技术研究所陈吉等人采用热释放胶带法将石墨烯贴合在氮化硼上，制备了一种石墨烯-氮化硼异质结，为后期制备石墨烯电子器件奠定了良好的基础。中国专利CN104558323公开了制备一种高水溶性纳米六方氮化硼及其聚合物复合水凝胶的方法，解决了传统水凝胶机械性能差、响应性差和保水性差的问题。氮化硼与其它材料结合或通过掺杂的方式在氮化硼纳米材料中引入杂原子，可以调节氮化硼的电子结构，改善其化学反应性能，进而拓展其在电子器件、复合材料、生物支架和催化等领域的应用。因此，研究出适用范围更广的氮化硼纳米材料，具有重要的价值。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种掺杂六方氮化硼纳米片及其制备方法以解决现有的问题。

为了实现上述的目的，采用如下的技术方案：

一种掺杂六方氮化硼纳米片的制备方法，包括以下步骤：

（1）将杂原子的单质或化合物、硼的单质或化合物、氮的化合物加入适量水中，充分搅拌后除水干燥；

（2）将步骤（1）所得固体研磨后置于管式炉中，程序升温至800-1200 ℃，在惰性气体保护下反应，反应结束后在惰性气氛中冷却至室温；

（3）将步骤（2）所得固体取出研磨，放入热水中蒸煮，趁热过滤，用大量热水和乙醇冲洗，干燥后得到掺杂六方氮化硼纳米片。