[发明专利]一种氮化硼泡沫的制备方法及应用

说明书

本发明公开一种氮化硼泡沫的制备方法及应用。将硼源和氮源溶于水中，得无色透明溶液；将模板剂加入到无色透明溶液中，反复提拉浸渍，将得到的产物干燥，得前驱体；将前驱体放于高温炉中，在惰性气体保护下，以1‑15℃/min的升温速率升温至800‑1900℃，在此温度下反应1‑10小时，得粗产品；将粗产品，经去离子水和乙醇洗涤后，真空干燥，得氮化硼泡沫。本发明合成的氮化硼泡沫具有较广泛的孔径分布和大的比表面积，可以作为污染物的吸附剂，导热填料和催化剂的载体，且制备工艺简单，原料廉价，不需特别催化剂和其它添加剂，方法绿色环保，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及氮化硼泡沫材料的制备及在储能方面的应用，属于无机非金属材料科学。

背景技术

氮化硼作为一种新型的人工合成的无机非金属材料，具有一系列优异的物理化学性质，如：高稳定性、高熔点、高导热、低密度、低电导率和优良的机械性能。已经被广泛的应用于电子封装材料、耐热材料、导热材料以及污水处理材料。

目前，工业生产氮化硼的基本原理均为，将硼源与氮源一起加热反应精制而成。常用的硼源主要为硼酸和硼砂；常用的氮源主要为尿素、氯化铵和三聚氰胺。但是所合成的氮化硼的纯度不高、活性低、易团聚、无定形且比表面积比较低。但即便如此，其已经广泛的应用于制备立方氮化硼、陶瓷制品、导热塑料、精密铸造脱模剂、电子电力、化妆品等。众所周知，材料的结构和性质有直接的关系，因此根据需要能够便捷批量生产特定形貌的氮化硼具有很好的现实意义。氮化硼泡沫在气体吸附、有机污染物处理、导热填料等方面具有潜在应用。但是到目前为止，尚没有一种可以利用模板法制备具有高效批量产量的氮化硼泡沫材料的简单工艺。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种工艺简单、绿色环保、价格低廉的路线来制备高产量的氮化硼泡沫的方法。

本发明的目的之二是提供一种解决相变储能材料在应用过程中的储能效率、泄露以及过冷问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种氮化硼泡沫的制备方法，制备方法包括如下步骤：

1)将硼源和氮源溶于水中，得无色透明溶液；

2)将模板剂加入到步骤1)获得的无色透明溶液中，反复提拉浸渍，将得到的产物干燥，得前驱体；

3)将步骤2)获得的前驱体放于高温炉中，在惰性气体保护下，以1-15℃/min的升温速率升温至800-1900℃，在此温度下反应1-10小时，得粗产品；

4)将步骤3)获得的粗产品，经去离子水和乙醇洗涤后，真空干燥，得氮化硼泡沫。

进一步的，上述的一种氮化硼泡沫的制备方法，所述的硼源是硼酸、苯硼酸、硼氢化钠、硼氨烷或硼砂。优选的，硼源为硼酸。

进一步的，上述的一种氮化硼泡沫的制备方法，所述的氮源是尿素、三聚氰胺、缩二脲、硼酸铵、氯化铵、硝酸铵或二氰二胺。优选的，氮源为尿素。

进一步的，上述的一种氮化硼泡沫的制备方法，按摩尔比，硼源:氮源＝1:(1-10)。

进一步的，上述的一种氮化硼泡沫的制备方法，所述的模板剂是三聚氰胺海绵、矿物棉或棉织物。优选的，模板剂为三聚氰胺海绵。

进一步的，上述的一种氮化硼泡沫的制备方法，步骤2)中，所述的干燥为真空干燥、真空冷冻干燥或鼓风干燥。优选的，干燥方式为真空冷冻干燥。

进一步的，上述的一种氮化硼泡沫的制备方法，所述的惰性气体是氮气、氩气或氨气。优选的，惰性气体为氮气。

按上述的方法制备的氮化硼泡沫在污水处理、催化剂载体、导热填料和相变储能材料中的应用。

进一步的，所述的相变储能材料是氮化硼/共晶水合盐复合相变材料。其制备方法包括如下步骤：