- 新聞中心
- news Center
- 聯系我們
- Contact Us
蘇州納樸材料科技有限公司
- 聯系人:
李女士
- Contact:
Ms. Li
- 手機:
18970647474(同微信)
- Mobile Phone:
+86-18970647474
(WeChat ID)
- 郵箱:
- E-mail:
2497636860@qq.com
- 技術聯系人:
徐先生
- Technical Contact:
Mr. Xu
- 手機:
15607960267(同微信)
- Mobile Phone:
+86-15607960267
(WeChat ID)
- 郵箱:
- E-mail:
nanopure@qq.com
- 辦公室地址:
蘇州市相城區聚茂街185號D棟11層1102
- Office Address:
D-1102, 185, Jumao Street, Xiangcheng, Suzhou, Jiansu, China
- 工廠地址:
江西省吉安市井岡山經濟技術開發區
- Plant Address:
Jinggangshan Economic Development Zone, Ji' an 343000, Jiangxi, China
怎樣才能更好地制備、剝離六方氮化硼納米片?
信息來源:本站 | 發布日期: 2023-09-18 15:02:23 | 瀏覽量:425384
自從石墨烯大熱,二維納米材料的應用優勢就得到了科學界的認可。與之比肩的優秀新材料——六方氮化硼(hBN),制成的六方氮化硼納米片更是因其獨特、優異的性能而倍受科學家的關注。而六方氮化硼納米片的剝離和制備一直是近年來研究的熱點和難點,更是制約其走向應用的關鍵…
自從石墨烯大熱,二維納米材料的應用優勢就得到了科學界的認可。與之比肩的優秀新材料——六方氮化硼(hBN),制成的六方氮化硼納米片更是因其獨特、優異的性能而倍受科學家的關注。而六方氮化硼納米片的剝離和制備一直是近年來研究的熱點和難點,更是制約其走向應用的關鍵。
氮化硼納米片最大的優勢在于它在沿面內方向具有更大的導熱率,還具有超高的徑厚比和電絕緣性,而目前關于它的應用研究中,主要集中于填充改性高分子材料上。
由于氮化硼納米片可在低填充率下提高聚合物基復合材料的導熱率,并且可以改善復合材料的熱性能、力學性能及磁性能等,因此它對于導熱聚合物基復合材料的發展來說,必將具有重要意義。
機械剝離法是制備BNNSs的一種常規方法,也是最早用來制備氮化硼原子晶體的方法,它是利用物理作用即對氮化硼晶體施加機械力將氮化硼進行層層剝離,這種方法主要包括膠帶剝離法、球磨法、等離子體刻蝕法和流體剝離法。
膠帶剝離法最初是用來剝離石墨制備石墨烯材料的,但用來制備單層或少層的BNNSs效果并不是很理想,這是因為氮化硼結構和石墨結構之間的作用力不同,層內存在較強的離子鍵,導致層間的范德華力相對要強一些,所以增加了剝離的難度。雖然這種工藝操作簡單、樣品的結晶度高,但是不足之處是產量低,不易于工業化生產。
機械球磨法是利用硬球與氮化硼之間的相互作用,在球磨的過程中BN主要受剪切力和沖擊力,在這兩種力的作用下將塊體氮化硼剝離。
其中,在剪切力的作用下使氮化硼的截面尺寸變小,而沖擊力的作用會使氮化硼的平面尺寸減小,并且球磨過程中產生的高能量也為氮化硼的剝離提供了能源,隨著球磨時間的延長,氮化硼的三維尺寸也在逐漸的減小,直到氮化硼片減小到形成BNNSs。但是當時間增加到一定值時,氮化硼也會受到破壞。
等離子體刻蝕法是利用氮氣和氧氣的等離子體具有的高能量,去打開氮化硼層狀材料或者氮化硼納米管材料制備BNNSs的技術。雖然這種方法剝離BNNSs的成功率相對會提高,但是實驗操作比較復雜,對設備具有非常高的要求,不利于大規模的生產。
流體剝離法是利用流體高速流動提供的剪切力,推動氮化硼片層移動,使氮化硼得到有效的剝離,剝離原理如下圖所示。
制備氮化硼納米片的化學剝離法主要包括液相超聲剝離法、離子插入剝離法和化學功能化剝離法。
液相超聲法是利用特定的有機溶劑表面較強的表面張力,借助超聲來破壞層狀氮化硼粉末層與層之間的范德華力達到氮化硼剝離的效果,從而制備出BNNSs的技術。
這種方法操作比較簡單,能夠制備出多層的BNNSs,但是利用的溶劑比較昂貴,還會有毒性,并且BNNSs在溶液中的分散性很差,所以在移除溶劑時可能會造成BNNSs的重新團聚,因此用這種方法時溶劑的選擇非常重要。
離子插入剝離法是將某些離子插入到氮化硼層中,例如金屬離子或有機溶劑等,通過一定的反應,使氮化硼被剝離。Li等人因將NaOH和KOH混合,然后均勻加入六角氮化硼粉末,在高壓鍋內180℃下加熱2小時,制備出了邊緣卷積的氮化硼納米片。這種方法在插入過程中對環境條件的要求比較苛刻,制備難度較高。
目前,制備氮化硼納米片的合成法主要包括化學合成法、水熱合成法、氣相合成法等。
化學合成法是將含有硼元素和氮元素的材料混合在一起,在特定的條件下發生相關的化學反應來制備BNNSs的方法,是制備BNNSs材料最直接的一種方法。此方法可以通過調節硼和氮反應物的量以及反應溫度等反應參數來控制BNNSs的層數,以滿足不同領域的實際需求。利用此方法制備BNNSs,雖然制備過程可控、產量高,但不足之處是結晶度不是很好。
水熱合成法是將水或有機溶劑作為反應溶劑,含硼和氮的化合物作為反應物,把反應物和反應溶劑混合后加入高壓反應釜中,并加熱高壓反應釜,在高溫高壓下合成BNNSs的一種技術。雖然利用這種方法制備BNNSs比較綠色環保,但是也存在很多問題,如純度不夠高,產量低等。
化學氣相合成法是將含有B、N元素的反應氣體,通入高溫反應腔室,使得氣體之間進行一定的化學反應,最終合成h-BN薄膜和BNNSs的一種技術。CVD法制備出的BNNSs尺寸分布均勻且表面光滑,也是制備BNNSs最常用的方法之一。這種方法的優勢是操作簡單,不需要任何模板,且反應溫度低,但其不足之處是制備出的樣品純度低。
鑒于目前的六方氮化硼納米片的剝離和制備方法來看,每種方法均在不同層面上具有一定的不足和困難之處,要想獲得一種適合工業生產的大規模剝離和高質量制備的方法,還有待科學家們不斷地去探尋和研究。
六方氮化硼小科普:
六方氮化硼(hBN)具有類石墨烯的層狀結構,由B和N交替排列成無限延伸的六邊形結構,有很強的B-N共價鍵,層與層之間由弱范德華力相結合,被稱為“白色石墨烯”。具有機械強度高、吸附性能好、熱穩定性好、導熱系數高等優異性能。此外,還擁有卓越的抗氧化性、良好的潤滑性能、寬的能隙帶和電絕緣性,因此它的應用前景可以說是不可限量。
-
2024-12-20 13:13:12
六方氮化硼是由氮原子和硼原子構成的晶體,是一種廣泛使用的材料,它在許多領域都具有重要的應用,例如高溫潤滑劑和模型的脫模劑等。然而,它并不導電。…
-
2024-12-20 13:10:06
研究背景和主要內容單晶六方氮化硼 (hBN) 在許多涉及二維 (2D) 材料的研究中發揮著重要作用。絕緣 hBN 的一個顯著應用是通過將 2D 材料封裝在 hBN 薄片…
-
2024-12-14 15:52:13
范德華層狀材料由于表面不存在懸掛鍵及其優越的電學特性,在制造下一代先進的單片集成電路方面具有很好的應用前景?;パa金屬氧化物半導體(CMOS)作為單片…
-
2024-12-07 08:42:29
氮化硼具有獨特的力學、熱學、電學、光學、阻隔特性,在功能復合材料、導熱與散熱、能源器件等領域具有廣闊的應用前景。近年來,隨著科學技術的進步,氮…
-
2024-12-02 08:36:37
六方氮化硼誕生在19世紀40年代的貝爾曼實驗室中,它的結構和性能與石墨極為相似,由于顏色潔白,有“白石墨”之稱。六方氮化硼陶瓷作為一種新型復合陶瓷…
-
2024-11-23 12:20:54
納米技術是一個涉及在納米尺度上操縱材料的領域,包括在這一過程中采用的科學原理以及在這一尺度上新發現的物質特性和發展前景。納米技術已應用于藥物輸…