[发明专利]一种宏量制备六方氮化硼纳米卷的方法

说明书

本发明涉及一种宏量制备六方氮化硼纳米卷的方法，该方法包括以下步骤：⑴将六方氮化硼粉置于辅助剥离剂中超声，制得浓度为5 mg/mL~50mg/mL的均匀分散的六方氮化硼悬浮液；⑵所述六方氮化硼悬浮液移至球磨罐中，使其容积率为16~32%，并配以氧化锆磨球；然后安装于行星式球磨机上进行球磨，得到球磨产物；⑶使用所述辅助剥离剂将所述球磨产物洗出，经超声后离心分离，得到沉淀物；⑷所述沉淀物与无水乙醇混合后，经超声后静置24~48h离心分离、干燥，即得六方氮化硼纳米卷粉体。本发明方法简单，易于操作，成本低，所制得的六方氮化硼纳米卷表面无褶皱且水溶性良好、润滑性能优异。

技术领域

本发明涉及六方氮化硼基纳米材料制备技术领域，尤其涉及一种宏量制备六方氮化硼纳米卷的方法。

背景技术

自2004年石墨烯发现以来，二维材料的性能、制备和应用引起研究人员的广泛关注。其中六方氮化硼（h-BN），因其优异的物理化学性能（高的热导、优异的力学性能、化学稳定性、绝缘性、深紫外发光性、良好的生物相容性）脱颖而出，被广泛应用于发光器件、生物医学、水处理、纳米添加剂、电容器以及高温氧化保护涂层等。

二维材料纳米卷是由不同厚度二维材料纳米片卷曲而成，类似于二维材料纳米管的管状结构。近年来，二维材料纳米卷作为一种新型纳米材料而引起科研工作者的广泛关注，主要是因为二维材料纳米卷是由二维材料纳米片卷曲而形成的，其在保持二维材料纳米片性能的基础上还具有二维材料纳米管的结构特征，使其同时具有了纳米片和纳米管的性能。理论计算表明，二维材料纳米卷的卷曲结构将引起电子态的改变而导致不同寻常的电子和光学特性。除此而外，相对于二维材料纳米管的闭合结构，二维材料纳米卷的敞开结构更有利于其他物质的插层和包裹，因此有利于进行化学改性和氢气储存，同时在超级电容器、锂离子电池以及纳米电子器件方面也有广阔的应用前景。

目前，石墨烯纳米卷的制备工艺已较为成熟，如：对石墨进行插层-超声制备碳纳米卷（Science 2003, 299 , 1361）；有机溶剂辅助石墨烯片层结构卷曲制备碳纳米卷（Nano. Lett. 2009,9 , 2565）；液氮中微波辅助石墨剥离-卷曲制备碳纳米卷（Adv.Mater. 2011, 23 ,2460）；Fe₃O₄粒子诱导石墨烯卷曲制备碳纳米卷（ACS Appl. Mater.Interfaces 2014, 6, 9890）以及冷冻干燥法制备碳纳米卷（Chem. Mater. 2014. 26.6811）等。

相比而言，相比于碳基纳米材料（C₆₀，石墨烯，碳纳米管，碳纳米卷，石墨烯纳米带），六方氮化硼基纳米材料的研究才刚刚起步。当前文献只报道了溶液自组装（Nanoscale, 2014, 6, 5686–5690）和剪切力诱导（Nanoscale, 2013, 5, 498–502）两种制备六方氮化硼纳米卷的方法，但这两种制备工艺均需少层氮化硼纳米片作为原材料，制备条件苛刻、产量低、纳米卷表层褶皱较为严重且较难分离，且生产周期长、环境污染大。因此，开发简单、高效、高质、低成本、环境友好的六方氮化硼基纳米材料的制备工艺是解决目前困境的绝佳选择。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种成本低、流程简单的宏量制备六方氮化硼纳米卷的方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种宏量制备六方氮化硼纳米卷的方法，包括以下步骤：

⑴将六方氮化硼粉置于辅助剥离剂中超声，制得浓度为5 mg/mL ~50mg/mL的均匀分散的六方氮化硼悬浮液；

⑵所述六方氮化硼悬浮液移至球磨罐中，使其容积率为16~32%，并配以质量为50~200g的氧化锆磨球；然后安装于行星式球磨机上进行球磨，得到球磨产物；

⑶使用所述辅助剥离剂将所述球磨产物洗出，经超声后离心分离，得到沉淀物；