[发明专利]通过模板化制备六方氮化硼的方法

说明书

本发明涉及通过模板化制备六方氮化硼的方法。在一个实施方案中，用于制备六方氮化硼的方法包括：使硼化合物和碳模板在有机溶剂中混合；除去有机溶剂以提供硼化合物和碳模板的经干燥的混合物；在有效提供包含六方氮化硼的粗产物的条件下使经干燥的混合物暴露于含氮气体；从粗产物中除去碳模板以提供六方氮化硼。

技术领域

本发明涉及一种通过模板化制备六方氮化硼的方法。

背景技术

由于碳能够形成六方晶体结构，因此碳在许多重要领域(例如，部分地，高能电池材料、密封材料、生物医学、相变储热材料和环境保护)中具有应用。六方氮化硼的晶体结构与六方碳相似，均具有六方晶系和多个层通过分子键接合的层状结构。六方氮化硼具有非常好的润滑效果，通常被称为“白色石墨”。六方氮化硼不仅具有与石墨材料相似的结构和特性，而且还具有六方碳没有的一些优异特性，例如电绝缘性、耐腐蚀性和良好的高温性能。如果可以制备结构特征与六方碳的结构特征相似的六方氮化硼，则其将在诸如电子、机械、环境保护和原子能的领域中具有广阔的应用前景。然而，键合六方氮化硼的层的分子键远比键合六方碳的层的分子键强，使得极难以通过采用通常用于制备六方碳的方法(即插层、水洗、干燥和高温膨胀)打开键合六方氮化硼的层的分子键。

存在一种用于成功地制备六方氮化硼的方法。

发明内容

本文公开了一种制备六方氮化硼的方法和由其制成的六方氮化硼。

在一个实施方案中，一种用于制备六方氮化硼的方法包括：在有机溶剂中使硼化合物和碳模板混合，其中所述碳模板包含多根碳纤维、多根碳纳米管、活性炭、多个石墨膜、多个石墨烯片或包括前述中的至少一者的组合；除去有机溶剂以提供硼化合物和碳模板的经干燥的混合物；在有效提供包含六方氮化硼的粗产物的条件下使经干燥的混合物暴露于含氮气体；从粗产物中除去碳模板以提供多根氮化硼纤维、多根氮化硼纳米管、活性氮化硼、多个氮化硼膜、多个氮化硼片或包括前述中的至少一者的组合的形式的六方氮化硼。

本文还公开了一种六方氮化硼。

还公开了一种包含六方氮化硼和聚合物的复合材料。

还公开了一种包含六方氮化硼的热管理组合件。

还公开了一种包含六方氮化硼的制品。

上述和其他特征通过以下附图、详细描述和权利要求来例示。

附图说明

以下附图是示例性实施方案，是为了说明制造六方氮化硼的方法和由其制造的六方氮化硼而提供的。附图为说明性实例，其不旨在将根据本公开内容制造的装置限制于本文所述的材料、条件或工艺参数。

图1是实施例1中合成的六方氮化硼的X射线衍射光谱的图解说明；

图2是实施例1中用作模板的碳纤维的扫描电子显微镜(SEM)图像；以及

图3是实施例1中合成的中空六方氮化硼纤维的扫描电子显微镜图像。

具体实施方式

意外地发现，可以通过将六方氮化硼从碳模板上模板化来制备六方氮化硼。具体地，所述方法包括在有机溶剂中将硼化合物和碳模板混合；除去有机溶剂以提供硼化合物和碳模板的经干燥的混合物；在有效提供包含六方氮化硼的粗产物的条件下使经干燥的混合物暴露于含氮气体；以及从粗产物中除去碳模板以提供六方氮化硼。由于使用碳模板作为氮化硼的六方结构的直接模板，本发明的方法可以有利地提供复制碳模板的形态的氮化硼形态，允许形成不同的形态例如颗粒、管或纳米片形态中的至少一种。

所述方法的益处在于其可以用于制造大量的高纯度(例如，基于六方氮化硼的总重量为95重量百分比(重量％)至100重量％或99重量％至100重量％)六方氮化硼。该方法可以是环保的，因为其可以使用环保的硼和碳源，并且因为石墨的碳源容易降解，可以避免酸洗和水洗步骤。