【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料制备，具体涉及一种六方氮化硼纳米片及其制备方法。
技术介绍
1、六方氮化硼（hexagonal boron nitride，简称h-bn）作为一种具有独特二维层状结构的材料，因其层内强大的b-n共价键和层间较弱的范德华力，使得从h-bn中剥离出单层或少层的六方氮化硼纳米片（bnnss）成为可能。bnnss具有较高的热导率、良好的绝缘性、优异的机械强度以及化学稳定性，在电子器件、复合材料、催化剂载体以及能量存储与转换等多个领域展现出巨大的应用潜力。
2、尽管bnnss的应用前景广阔，但其大规模、高效率、低成本的制备技术一直是制约其应用的关键瓶颈。早期的研究通过微机械裂解方法成功地从h-bn中剥离出了bnnss，从而验证了其剥离的可行性。然而，这种方法的产量极低，仅限于制备用于基础研究的少量样品，无法满足大规模应用的需求。为了克服这一限制，研究人员随后转向基于溶液的剥离策略，利用超声波、高剪切混合器、高压均质机或行星球磨机等机械设备，在溶剂（包括单组分溶剂或混合溶剂）中添加辅助剥离剂（如强酸、强碱、插层剂或表面活性剂），并优化加工条件（如升高温度、冲击冷却或提高压力），以提高bnnss的产率和分散浓度。尽管这些方法在一定程度上提高了bnnss的产量，但所得到的bnnss分散液浓度通常仍低于1 mg/ml，产率也低于30%，表明大部分h-bn颗粒并未完全分层，仍以厚片的形式存在。
3、近年来，一些研究开始关注基于固体的剥离策略，如采用高能机械化学球磨对商业h-bn进行直接处理。这种方法通过
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种六方氮化硼纳米片的制备方法，用于解决现有技术中bnnss剥离方法难以实现全转化、高浓度的生产问题。
2、本专利技术还提供了一种六方氮化硼纳米片，以解决现有技术中bnnss剥离方法制备的六方氮化硼纳米片浓度低的问题。
3、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种六方氮化硼纳米片的制备方法，所采用的技术方案是：
4、一种六方氮化硼纳米片的制备方法，包括以下步骤：将微米级氮化硼和酸溶剂加入分散剂中进行机械剪切剥离，得到高浓度氮化硼纳米膏；将高浓度氮化硼纳米膏洗涤、干燥，得到六方氮化硼纳米片。
5、本专利技术的有益效果是：
6、1）本专利技术的六方氮化硼纳米片的制备方法，不用对氮化硼进行预处理；加入的酸溶剂可使氮化硼质子化，由于质子的局部扰动可形成带正电部分，电荷在氮化硼层间产生斥力造成氮化硼间距增加易于剥离；且加入的酸溶剂的极性与h-bn的表面能相匹配时，酸溶剂分子能够在h-bn表面形成紧密的排列，并产生较强的相互作用。这种相互作用有助于削弱h-bn层间的相互作用力，从而降低剥离能，导致松散的结构降低剥离的难度；机械剪切剥离使得纳米片的层与层之间发生分离，获得大尺寸的bnnss。本专利技术的制备方法绿色环保，采用的化学助剂无污染，便于工业化生产；
7、2）本专利技术制得的高浓度氮化硼纳米膏，其对应的纳米片厚度＜20 nm，横向尺寸为微米级，分散剂分散性极好，可任意比例稀释使用，可根据客户需求定制分散体系和浓度；
8、3）本专利技术制备得到的高浓度氮化硼纳米膏具有超高浓度、高产率、高稳定性等特点，减少了酸溶剂的使用量，降低了成本，推动了氮化硼在实际中的应用；
9、4）本专利技术的制备方法操作简单、无需对氮化硼进行预处理且能够获得大规模、高效率、低成本的宏量化制备六方氮化硼纳米片。
10、为了进一步增加氮化硼间距且易于剥离，优选地，所述微米级氮化硼和酸溶剂的质量比为60: （1-1.5）。
11、为了提高氮化硼质子化，降低氮化硼剥离的难度，优选地，所述酸溶剂为草酸、碳酸、硫酸和有机酸中的一种。
12、为了进一步提高机械剪切剥离的效果，优选地，所述机械剪切剥离的搅拌速度2000-8000rmp，时间为1-500h。
13、为了使得微米级氮化硼和酸溶剂充分分散，优选地，所述分散剂为水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、n-十二烷基吡咯烷酮、吡啶二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、n-乙烯基吡咯烷酮、二甲基咪唑酮、n-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、异丙醇等中的一种或者多种。
14、为了进一步提高微米级氮化硼的分散性，便于剥离，优选地，所述微米级氮化硼的质量与分散剂的体积比为（1-1.3）:4。
15、优选地，所述干燥的温度为100-110℃，时间为6-7h。
16、为了实现bnnss的高效、高浓度的剥离，优选地，所述将微米级氮化硼和酸溶剂加入分散剂中进行机械剪切剥离，得到高浓度氮化硼纳米膏具体包括：
17、将微米级氮化硼和酸溶剂加入分散剂中，并在以球或棒或段为介质的研磨设备中进行机械剪切剥离，一步法制备得到高浓度氮化硼纳米膏。
18、优选地，所述球或棒或段种类为氧化铁球、钢球、钢棒、氧化铜球、氧化锆球、氧化铝球、合金棒、氧化铁棒、氧化铜 棒、氧化锆棒、氧化铝棒、钢段、合金段、氧化铜段、氧化铝段、砾石、卵石、瓷球、玛瑙球、合金球、氧化铁段、氧化锆段中的一种或多种。
19、本专利技术还提出了一种六方氮化硼纳米片，所采用的技术方案是：
20、一种六方氮化硼纳米片，其由上述的六方氮化硼纳米片的制备方法制备得到。
21、本专利技术的有益效果是：本专利技术的六方氮化硼纳米片的厚度＜20 nm，横向尺寸为微米级，其具有优异的物理和化学性能，在许多领域中显示出广泛的应用潜力。
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1.一种六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将微米级氮化硼和酸溶剂加入分散剂中进行机械剪切剥离，得到高浓度氮化硼纳米膏；将高浓度氮化硼纳米膏洗涤、干燥，得到六方氮化硼纳米片。
2.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述微米级氮化硼和酸溶剂的质量比为60:（1-1.5）。
3.根据权利要求2所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述酸溶剂为草酸、碳酸、硫酸和有机酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述机械剪切剥离的搅拌速度2000-8000rmp，时间为1-500h。
5.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述分散剂为水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、N-十二烷基吡咯烷酮、吡啶二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、N-乙烯基吡咯烷酮、二甲基咪唑酮、N-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、异丙醇中的一种或者多种。
6.根据权利要求5所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述微米级氮化硼的质量与分散剂的体积比为（1-1.
7.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为100-110℃，时间为6-7h。
8.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述将微米级氮化硼和酸溶剂加入分散剂中进行机械剪切剥离，得到高浓度氮化硼纳米膏具体包括：
9. 根据权利要求8所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述球或棒或段种类为氧化铁球、钢球、钢棒、氧化铜球、氧化锆球、氧化铝球、合金棒、氧化铁棒、氧化铜棒、氧化锆棒、氧化铝棒、钢段、合金段、氧化铜段、氧化铝段、砾石、卵石、瓷球、玛瑙球、合金球、氧化铁段、氧化锆段中的一种或多种。
10.一种六方氮化硼纳米片，其特征在于，其由权利要求1～9中任一所述的六方氮化硼纳米片的制备方法制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将微米级氮化硼和酸溶剂加入分散剂中进行机械剪切剥离，得到高浓度氮化硼纳米膏；将高浓度氮化硼纳米膏洗涤、干燥，得到六方氮化硼纳米片。
2.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述微米级氮化硼和酸溶剂的质量比为60:（1-1.5）。
3.根据权利要求2所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述酸溶剂为草酸、碳酸、硫酸和有机酸中的一种。
4.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述机械剪切剥离的搅拌速度2000-8000rmp，时间为1-500h。
5.根据权利要求1所述的六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述分散剂为水、乙醇、氮甲基吡咯烷酮、n-十二烷基吡咯烷酮、吡啶二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、n-乙烯基吡咯烷酮、二甲基咪唑酮、n-甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、异丙醇中的一种或者...
【专利技术属性】
技术研发人员：张孟良，李豪，江浩庆，易文迪，常中华，张伟，李龙辉，王建锋，
申请(专利权)人：河南省科学院激光制造研究所，
类型：发明
国别省市：
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