[发明专利]一种高效大规模制备高质量氮化硼纳米片的方法

说明书

本发明公开了氮化硼纳米片制备领域的一种高效大规模制备高质量氮化硼纳米片的方法，包括以下步骤：将插入剂和块体氮化硼密封在同一个容器中，并将容器抽真空；将装有插入剂和块体氮化硼的容器加热；将插层后的块体氮化硼加入极性溶剂中，然后进行超声或高速搅拌剪切，获得高质量氮化硼纳米片。本发明通过将插入剂插入到h‑BN范德瓦尔斯层间，增加h‑BN层与层之间的距离，削弱了层与层之间的相互作用力，进而利用与氮化硼表面能相匹配的溶剂将微米块体的氮化硼剥离成大尺寸、几个原子层厚的二维氮化硼纳米片，本发明能实现高效大规模地制备高质量的氮化硼纳米片。

技术领域

本发明涉及氮化硼纳米片制备领域，特别涉及一种高效大规模制备高质量氮化硼纳米片的方法。

背景技术

氮化硼纳米片有许多制备方法，包括机械剥离、液相剥离、球磨剥离、气相沉积法等。在h-BN结构中，B－N键总是部分电离，其中的B原子成为缺电子中心，N原子成为电子富集中心，所以h-BN层间的作用力比较大。因而，球磨、超声等机械剥离法产率很低，不能够大规模制备。液相剥离法可应用于大规模制备，但得到的氮化硼纳米片尺寸较小，后处理麻烦。气相沉积法设备条件苛刻，实验过程难以控制，产量较低、成本较高，难以规模化生产。如何高效、大规模、低成本地获得高质量(片层大，厚度小、晶格结构完整)的氮化硼纳米片是目前面临的主要挑战。

发明内容

本发明的目的是提供片层大，厚度小、晶格结构完整的一种高效大规模制备高质量氮化硼纳米片的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种高效大规模制备高质量氮化硼纳米片的方法，包括以下步骤：

(1)将插入剂和块体氮化硼密封在同一个容器中，并将容器抽真空；

(2)将装有插入剂和块体氮化硼的容器加热；

(3)将插层后的块体氮化硼加入极性溶剂中，然后进行超声或高速搅拌剪切，获得高质量氮化硼纳米片。

优选的，所述插入剂包括有机分子、碱土金属或有机分子与碱土金属的组合。

优选的，所述插入剂和块体氮化硼可放置在同一个位置，或分别放置在不同的位置。

优选的，所述容器的材料包括石英或陶瓷。

优选的，所述容器内部利用分子泵、机械泵、扩散泵抽真空，所述容器内部达到的真空度为10-3Torr-10-7Torr。

优选的，所述插入剂和块体氮化硼加热所达到的温度可以相同，或块体氮化硼加热达到的温度高于插入剂所达到的温度。

优选的，所述插入剂加热所达到的温度取决于插入剂的饱和蒸汽压，所述插入剂加热所达到的温度范围在300度到600度之间。

优选的，所述容器加热的时间根据不同的插入剂进行选择。

优选的，所述极性溶液包括二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N－甲基吡咯烷酮、1,2－二氯乙烷、异丙醇,或二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N－甲基吡咯烷酮、1,2－二氯乙烷、异丙醇之间的混合溶液。

与现有技术相比，本发明的有益之处在于：通过插入剂(如离子，原子或分子)插入到h-BN范德瓦尔斯层间，增加h-BN层与层之间的距离，削弱了层与层之间的相互作用力，进而利用与氮化硼表面能相匹配的溶剂将微米块体的氮化硼剥离成大尺寸、几个原子层厚(厚度仅为几纳米)的二维氮化硼纳米片，通过此方法实现高效、大规模地制备高质量的氮化硼纳米片。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1容器，2插入剂，3块体氮化硼。

具体实施方式

如图1所示，一种高效大规模制备高质量氮化硼纳米片的方法，包括以下步骤：