[发明专利]一种官能化六方氮化硼纳米片、分散液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种官能化六方氮化硼纳米片及其分散液的制备方法和应用。所述官能化六方氮化硼纳米片的制备方法主要为：（1）将氮化硼粉末与含羟基有机固体按比例混合均匀；（2）对混合物持续或间断性施加机械作用力；（3）利用水或有机溶剂去除混合物中多余的有机固体，获得湿态官能化氮化硼，将所述湿态官能化氮化硼进一步干燥和研磨获得干态官能化氮化硼；（4）将所述湿态或干态官能化氮化硼分散在溶剂中，静置或离心，取上清液；（5）将所述上清液过滤或高速离心，收集固体物质干燥，得到官能化氮化硼纳米片。本发明具有操作简便、产率高、成本低等优点，所得官能化氮化硼纳米片在水、有机溶剂以及树脂基体中分散性好，便于规模化生产和应用。

技术领域

本发明涉及一种官能化六方氮化硼纳米片及其分散液以及制备方法和应用，属于纳米材料技术领域。

背景技术

六方氮化硼纳米片通常指厚度在100纳米以下的薄片状材料，具有优异的导热性、绝缘性、阻隔性、耐高温和耐化学稳定性，而且比表面积很高，在散热、绝缘、介电、微电子、储能、水处理、催化、生物医药等领域具有非常广阔的应用前景。目前六方氮化硼纳米片的制备方法通常包括剥离和合成两种途径。剥离途径是以六方氮化硼微片为原料，主要有微机械剥离、球磨剥离、超声剥离、高压流动剥离、化学剥离等方法。Novoselov等早期报道通过微机械剥离获得了六方氮化硼纳米片(P.Natl.Acad.Sci.USA.2005,102,10451.)，但产率很低、分离困难，不容易放大。Li Lu Hua等报道用苯甲酸苄酯为介质对六方氮化硼微片进行低速球磨15小时，结合超声和离心制备了厚度小于4nm的六方氮化硼纳米片(J.Mater.Chem.,2011,21,11862.)，但苯甲酸苄酯成本高、且产率较低。鲁福身等将六方氮化硼在二氯亚砜中进行超声处理，通过静置或离心获得六方氮化硼纳米片(CN105293453A，公开日2016年2月3日)，但所用二氯亚砜毒性大、易挥发，且单纯超声剥离效率低。郝霄鹏等使用酸性高锰酸钾或熔融混合碱对六方氮化硼微片进行化学剥离(CN103626141A，公开日2014年3月12日；CN102976295A，公开日2013年3月20日)，但存在废酸废碱处理问题。六方氮化硼纳米片的合成途径包括化学气相沉积、固相转化等方法，存在成本高、制备效率低、在溶剂中分散性差等问题。

发明内容

本发明的目的是开发一种新方法实现六方氮化硼纳米片的低成本、高效率、绿色制备，并实现其表面或边缘的官能化以提高其在溶剂和树脂基体中的分散性，从而促进六方氮化硼纳米片的规模化制备和实际应用。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种官能化六方氮化硼纳米片，厚度小于等于100nm，优选小于等于10nm，所述六方氮化硼纳米片的表面或边缘含有醇羟基、烷基、羧基、醚、酮或酯有机官能团中的一种或多种。

一种官能化六方氮化硼纳米片分散液，所述分散液中含有权利要求1所述的官能化六方氮化硼纳米片，溶剂为水、醇类、酮类、酯类、醚类、酰胺类、砜类、芳香族化合物中的一种或多种组合。

一种官能化六方氮化硼纳米片的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将六方氮化硼粉末与含羟基小分子有机固体按比例混合均匀，所述含羟基小分子有机固体包括但不限于单糖、二糖、多糖、糖醇、柠檬酸及其水合物、柠檬酸盐及其水合物、抗坏血酸、抗坏血酸盐、脂肪醇、芳香醇、苯酚类、水杨酸、水杨酸盐、鞣酸及其盐中的一种或多种组合，所述六方氮化硼粉末与含羟基有机固体质量比为1:0.1～1：100，优选为1：2～1：30；

步骤二，对混合物施加机械作用力并保持一段时间，使它们发生相互作用，所述施加机械作用力的方式包括但不限于球磨、砂磨、珠磨、振动磨、研磨、辊压、密炼、气流冲击、螺杆共混中的一种或多种组合，所述机械作用力的保持时间总共为0.1-72小时，优选为4-48小时；