活化氮化硼的方法技术

本发明专利技术涉及活化氮化硼的方法，所述方法包括以下步骤：ｉ）将氮化硼暴露（１）于使得能够提供－ＯＨ羟基和／或Ｈ３Ｏ＋的流体中并在氮化硼中产生（２）Ｂ－ＯＨ键和／或ＮＨ２键，以及ｉｉ）除去所述流体并回收（４）活性氮化硼。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及活性氮化硼的制备，更具体地，涉及用于燃料电池、电解槽或蓄电池中的活性氮化硼。
技术介绍
WO 2006/003328公开了使用氮化硼陶瓷来实现质子和电子之间的碰撞以及储存氢。
技术实现思路
本专利技术尤其在于提供一种，采用该方法，可以提高该物质的质 子传导性，这是有利的，尤其在氮化硼用于制造燃料电池、电解槽或蓄电池的情况下是有利 的。因此，根据本专利技术一方面的专利技术目的是一种，包括以下步骤 i)将氮化硼暴露于使得能够提供H30+离子和/或-OH羟基的流体中并在氮化硼 中产生B-0H键和/或NH键， ii)除去所述流体并回收所述活性氮化硼。 质子可以容易地接枝到羟基的氧上和/或NH的氮上，从而提高氮化硼的质子传导 性。 氮化硼的活化是指一种方法，采用该方法可以提高氮化硼中的质子传导性。在完 全活化的氮化硼中，所形成的B-OH键和NH键的数目足以允许质子从B-OH基团的氧上或NH 基团的氮上可用的偶极子(doublet)转移到另一个相邻的偶极子，继而形成NH/和BOH/基团。 质子的传导还可以通过插入到氮化硼的氮空位中的氧原子上可用的偶极子进行。 这样的含有氧原子的氮空位可以尤其是在氮化硼由B203或由H3B03获得时存在。 所述活性氮化硼随后可以用于制造燃料电池、电解槽或蓄电池。 所述流体可以是溶液。所述流体可以例如是含有H30+离子的酸溶液，例如强酸如 HCl、 H2S04、 H3P04或弱酸，或者它还可以不是酸溶液，而是例如含有OH—离子的碱性溶液，例 如苏打、苛性钾溶液。所述溶液的浓度可能对所获得的活化速率和水平有影响，也就是说， 对所获得的质子传导性的水平而不是对实际活化的发生率有影响。所述酸浓度可以例如在 lmol/L到5mol/L之间，苏打的浓度可以在0. 5mol/L到lmol/L之间。pH值可以例如为1。 所使用的流体还可以仅仅是水。 在这种情况下，例如，在流体中还可以浸没有铁(例如以铁网的形式)，并且整体都可以置于电场作用下，以促进氧化铁和0H—离子的产生。 所述流体可以是气体，例如达到高温(例如约300°C )的蒸气。 所述流体还可以是两相的，例如以雾的形式出现。 为了促进B-0H和NH2键的产生，所述氮化硼和所述流体可以经受电场作用，例如15 40， 000V/m、乃至大约15， OOOV/m的电场。15， OOOV/m的电场相当于在氮化硼厚度为 100 ii m的情况下施加1. 5V的电压，或者在厚度为lmm的情况下15V。 所施加的电压可以例如为1. 5V到50V，例如约30V。电压源可以是恒定的，或者非 恒定的。可以将其构造成使得自动检测活化的结束，例如当氮化硼中的电流密度突然增加 时。氮化硼活化过程中的电流强度可以为约10mA/cm2到1000mA/cm2。 所述电场可以通过外部发生器产生。 所使用的电极，即阴极和阳极，可以例如为钼。所述电极的形状可以例如是平面的 或非平面的。它们可以例如以网状形式出现。所述电极可以垂直地或非垂直地取向，例如 水平地或者非水平地取向。 由于存在电场，例如可以克服氮化硼的天然疏水性。活化期间可以在阴极处产生二氢，然后在阳极处产生二氧。在阳极和阴极处形成的二氢和二氧可以在槽中回收。 所述流体可以在氮化硼的任一侧例如通过泵强制流动。 通过流体进行的活化在0°C到90°C的温度下进行，例如约60°C ，乃至室温。 通过气体例如蒸气活化可以例如在封闭室中以以下方式进行在中性气体吹扫的情况下(即排除氧和水的存在)将所述氮化硼升至60(TC的温度。氮化硼然后可以从60(TC冷却到室温，然后在受控温度下使用水分饱和的空气进行吹扫。 所述氮化硼可以在苏打溶液中活化，施加或不施加电场。 所述氮化硼可以结晶为六方晶型。 所述方法可以在采用乱层氮化硼的替代实施方案中实施，也就是说，其结晶面可 以相对于理论结晶位置稍有偏移，例如氮化硼的六方结晶，这导致它们之间的晶面并不是 很好地保持，后者间隔稍大一些。 所述氮化硼的活化还可以在氮化硼以粉末形式出现(例如为小尺寸的颗粒，即约 为几微米的小尺寸的颗粒)时得以促进。所述颗粒可以例如具有大于lnm的平均尺寸，乃 至大于10nm，乃至大于5 ii m且小于20 y m，乃至为约10 y m。所述颗粒本身可以由平均粒径 为O. 1 0. 5iim的微晶构成。 当所述氮化硼以层的形式出现时，氮化硼颗粒可以优选取向为并非所有都平行于 所述层，而是例如垂直于所述层，以确保较好的机械强度，乃至为多样化取向的，以确保较 好的质子传导。 所述氮化硼可以包括渗滤的氮化硼颗粒，例如通过诸如选自下列名单的化合物而 牢牢地保持相互附着镍、氧化硼、硼酸钙、乙基纤维素、硼酸、聚乙烯醇、乙烯基己内酰胺、PTFE (Teflon )、磺化聚乙基砜。 所述氮化硼可以在将其插入到粘合剂例如聚合物中之前，或者还在将其插入到粘合剂中之后(例如，这取决于所使用的粘合剂)，以其粉末状形式活化。所述氮化硼可以例 如以粉末形式插入到聚合物膜中，这可以为其提供非常好的质子传导性，例如离子导电聚 合物，更一般而言任何离子交换材料。 所使用的氮化硼可以与下列名单中的一种或多种化合物组合聚合物、离子传导 聚合物、PVA、硼酸。 所使用的氮化硼可以在活化之前并入到聚合物膜中。作为替代方案，活化氮化硼 可以在被用于制造燃料电池、电解槽或蓄电池时插入到粘合剂如硼酸或聚合物膜中。并入4可以在聚合之前或聚合之后以及扩展或模塑之前进行。 聚合物可以例如是PVA、聚乙烯醇、乙烯基己内酰胺、PTFE、磺化聚醚砜。 所述氮化硼可以作为颗粒出现，例如平均粒径约为5 15 ii m，乃至7 11 ii m。氮化硼在所述材料中的比例可以是5% 100%，例如至多70%。所述层可以全部由高压烧结的氮化硼粉末制成。作为替代方案，它可以包括氮化硼和粘合剂，通过HIP(热等静压)法制得。 当所述氮化硼作为膜出现时，该膜的厚度可以是0. 05 5mm。经受活化的所述膜 的表面积可以是0. 5cm2到lm2。 聚合物，例如PVA，可以用于封闭氮化硼中存在的孔隙。加入聚合物可以例如真空 进行，以便聚合物被吸入到氮化硼的孔隙中。 活化之前或之后的氮化硼可以与下列非限制性名单中的一种或多种化合物组合无机化合物，例如二氧化硅如Aemsif、热解法无定形二氧化硅、含有巯基的有机二氧化硅、含有膦酸官能团的二氧化硅、含有锚定于表面处的磺酸的二氧化硅、氧化铝、氧化锆、硫酸化氧化锆、氧化钛、磺化氧化钛、三氧化鸨、水合三氧化鸨、杂多酸，例如聚三乙炔(PTA)、 聚甲基丙烯酸(PTA)、STA、SMA、钨磷酸(TPA)、钼磷酸(MBA)、钨磷酸二钠盐(NA-TPA)、磷钼 酸(PMA)、陷窝杂多酸(lacunar heteropolyacid)HsSiWnO,功能化磺酸杂多酸、PWA、硅鸨 酸、负载在Si02、Zr02和Ti02上的PTA、负载MCM-41的杂多酸、介孔硅酸钨物质SI_MCM_41、 负载Y-沸石的杂多酸、硅钨酸、磷酸锆、磺苯基磷酸锆(ZRSPP)、氢化磷酸锆Zr(HPO^、三 羧丁基膦酸锆、磺基亚苯基膦酸锆Zr (HP04) 1Q (03PC6H4S03H)『膦酸磺基亚苯基酯磷酸锆、磺 化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活化氮化硼的方法，包括以下步骤：（ｉ）将氮化硼暴露（１）于使得能够提供－ＯＨ羟基和／或Ｈ↓［３］Ｏ↑［＋］离子的流体中并在氮化硼中产生（２）Ｂ－ＯＨ键和／或ＮＨ↓［２］键，（ｉｉ）除去所述流体并回收（４）所述活性氮化硼。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2007-5-28 0755287一种活化氮化硼的方法，包括以下步骤(i)将氮化硼暴露(1)于使得能够提供-OH羟基和/或H3O+离子的流体中并在氮化硼中产生(2)B-OH键和/或NH2键，(ii)除去所述流体并回收(4)所述活性氮化硼。2. 根据前述权利要求所述的方法，其中，所述氮化硼和所述流体经受电场作用。3. 根据前述两项权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流体是溶液。4. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述流体是酸溶液。5. 根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，所述流体是碱性溶液。6. 根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，所使用的流体是水。7. 根据前一权利要求所述的方法，其中，在所述流体中还浸渍有铁。8. 根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，所述流体是气体。9. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氮化硼结晶为六方晶型。10. 根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述氮化硼是乱层的。11. 根据前述权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿拉舍摩法卡米，
申请(专利权)人：塞拉姆氢技术公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]