一种剥离六方氮化硼的方法

1.本技术涉及一种剥离六方氮化硼的方法，属于无机纳米材料技术领域。


背景技术：

2.六方氮化硼是一种层状的二维材料，剥离成纳米片后具有优异的热导性和绝缘性、以及耐高温和耐腐蚀等性质，因而被广泛的应用在纳米器件、热传导、光电催化以及储能等领域。迄今，剥离六方氮化硼纳米片的方法主要有机械剥离法，液相剥离法以及化学剥离法。
3.申请号为201710128745.x的一种利用熔融碱和超声剥离技术制备六方氮化硼纳米片的方法，主要利用熔融碱对氮化硼进行处理，然后超声得到氮化硼纳米片的方法。
4.申请号为201610098488.5的使用共融盐高温剥离氮化硼粉末制备氮化硼纳米片的方法，主要是将氯化钠/氯化钾共熔盐与氮化硼粉末研磨混合，然后高温热处理，之后经过超声处理、过滤、清洗、干燥等步骤，制备得到氮化硼纳米片。
5.申请号为201310682250.3的一种利用化学剥离制备六方氮化硼纳米片的方法，主要是将六方氮化硼粉末与酸混合搅拌均匀，然后加入高锰酸钾，继续搅拌，制成混合物，置于冰浴中搅拌反应，然后滴加双氧水去除剩余的高锰酸钾，最后将反应产物水洗再溶于无水乙醇中分离，除去未剥离的氮化硼粉末，即得到氮化硼纳米片的方法。
6.然而，上述专利均涉及到高沸点有机盐或腐蚀性强酸、强碱在剥离过程中的使用，导致水洗之后废液排放到环境中造成了大量污染，不符合当前可持续发展的时代主题。
7.因此，急需要一种低成本，易操作，环保、大规模高效的剥离六方氮化硼的方法。


技术实现要素：

8.根据本技术的一个方面，提供剥离六方氮化硼的方法，所述方法步骤简单，无腐蚀性强酸和高沸点有机盐的排放对环境造成大量污染的问题，所获得的六方氮化硼纳米片均匀且质量好，有很好的应用前景。
9.一种剥离六方氮化硼的方法，包括以下步骤：
10.(1)将含有氮化硼粉末的悬浮液i进行高压液相剥离得到所述六方氮化硼纳米片；
11.所述高压液相剥离的压力为x；
12.所述x的取值范围为：0.1mpa《x≤200mpa。
13.可选地，所述悬浮液i通过将氮化硼粉末分散于乙醇水溶液中得到。
14.可选地，所述悬浮液i中，氮化硼粉末与乙醇水溶液的质量体积比为10～20g：1l。
15.可选地，所述氮化硼粉末与乙醇水溶液的质量体积比上限选自13g：1l、15g：1l、18g：1l、20g：1l；下限选自10g：1l、13g：1l、15g：1l、18g：1l。
16.可选地，所述乙醇水溶液中的乙醇和水的体积比为100～500：500～900。
17.可选地，所述乙醇水溶液中的乙醇和水的体积比上限选自500：500、400：600、300：700、200：800；下限选自400：600、300：700、200：800、100：900。
18.可选地，所述高压液相剥离的剥离温度为5～25℃。
19.可选地，所述高压液相剥离的剥离温度上限选自10℃、15℃、20℃、25℃；下限选自5℃、10℃、15℃、20℃。
20.可选地，所述x的取值范围为：80mpa≤x≤120mpa。
21.可选地，所述x的取值上限选自90mpa、100mpa、110mpa、120mpa；下限选自80mpa、90mpa、100mpa、110mpa。
22.可选地，所述剥离六方氮化硼的方法还包括步骤：
23.(2)重复步骤(1)。
24.可选地，所述重复步骤(1)的次数为20～100次。
25.作为一个实施方式，所述步骤(1)在纳米分散机中进行。
26.所述重复步骤(1)的次数为20～100次为在纳米分散机中循环剥离20～100次。
27.可选地，所述重复步骤(1)的次数上限选自40次、60次、80次、100次；下限选自20次、40次、60次、80次。
28.可选地，所述剥离六方氮化硼的方法还包括步骤：
29.(3)将高压液相剥离后获得的悬浮液ii静止，获得上清液，上清液经干燥，获得所述六方氮化硼纳米片。
30.可选地，所述静止时间为10～30h。
31.可选地，所述静止时间上限选自15h、20h、25h、30h；下限选自10h、15h、20h、25h。
32.可选地，所述干燥为先抽滤后烘干。
33.可选地，所述烘干的时间为5～15h。
34.可选地，所述六方氮化硼纳米片片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm。
35.作为一种实施例，本技术所采用的技术方案是：
36.一种高压液相大规模剥离六方氮化硼的方法，将六方氮化硼粉体通过高压液相辅助剥离得到六方氮化硼纳米片的方法，所述六方氮化硼纳米片的平均厚度为3nm。
37.本技术技术方案的进一步改进在于：包括如下步骤：
38.a、将氮化硼粉末分散于乙醇水溶液中，得到悬浮液液i，然后将该悬浮液i倒入纳米分散机内，经过纳米分散机循环剥离后，得到氮化硼纳米片和乙醇水溶液形成的悬浮液ii；
39.b、分离不同片层的氮化硼纳米片，将得到的氮化硼纳米片和乙醇水溶液形成的悬浮液ii静止一段时间后，倒出上清液，并进行过滤烘干，得到氮化硼纳米片。
40.本技术技术方案的进一步改进在于，步骤a中所述剥离温度为5～25℃；
41.本技术技术方案的进一步改进在于，步骤a中，纳米分散机的剥离压力高于常压，但不超过200mpa，优选80mpa～120mpa；
42.本技术技术方案的进一步改进在于，步骤a中，剥离次数优选20～100次；
43.本技术技术方案的进一步改进在于，步骤a中，六方氮化硼与乙醇水溶液的质量体积比为10～20g：1l，乙醇与去离子水的体积比为100～500ml：500～900ml；
44.本技术技术方案的进一步改进在于，步骤b中，对氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii进行静止10～30h；
45.本技术技术方案的进一步改进在于，步骤b中，倒出静止后的氮化硼纳米片和乙醇
水溶液形成的悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，得到氮化硼纳米片。
46.本技术将乙醇溶解于去离子水中，然后将六方氮化硼粉末分散于乙醇水溶液中，再将悬浮液送入纳米分散机中，控制分散液浓度、剥离温度、压力、次数；得到氮化硼纳米片和乙醇水溶液形成的悬浮液，该悬浮液通过静止20小时后倒出上清液以除去下层未剥离的氮化硼粉末，将倒出的上清液进行过滤并烘干后，即可得到氮化硼纳米片粉末，本技术中制得的氮化硼纳米片的平均厚度为3nm，100次循环剥离后产率高达42.34％，能够实现大规模生产。
47.本技术能产生的有益效果包括：
48.(1)本技术所提供的剥离六方氮化硼的方法，在乙醇水溶液中通过高压液相大规模剥离了六方氮化硼，步骤简单、易操作，产率高，制得的六方氮化硼纳米片尺寸均匀且层数低，有很好的应用前景。
49.(2)本技术采用乙醇水溶液，价廉易得，同时无腐蚀，不需水洗，不会对环境造成污染。
附图说明
50.图1是本技术实施例1中获得的六方氮化硼纳米片的扫面电子显微镜图。
51.图2是六方氮化硼粉体和本技术实施例1中获得的六方氮化硼纳米片的拉曼光谱。
具体实施方式
52.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
53.下面结合实施例对本技术做进一步详细说明：
54.一种高压液相大规模剥离六方氮化硼的方法，将市场购买得到的六方氮化硼粉体通过高压液相辅助剥离得到六方氮化硼纳米片的方法，所述六方氮化硼纳米片的平均厚度为3nm，约为10层，100次循环剥离后产率高达43.34％。
55.具体操作步骤如下：
56.a、将氮化硼粉末分散于乙醇水溶液中，得到悬浮液i，然后将该悬浮液i倒入纳米分散机内，经过循环剥离后，得到氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，其中，剥离温度优选5～25℃，纳米分散机的剥离压力不高于200mpa，优选80mpa～120mpa；剥离次数优选20～100次，六方氮化硼与乙醇水溶液的质量体积比为10～20g：1l，乙醇与去离子水的体积比为100～500ml：500～900ml；
57.b、分离不同层数的氮化硼纳米片：将得到的氮化硼纳米片和乙醇水溶液形成的悬浮液ii静止一段时间后，倒出上清液，过滤，烘干，得到氮化硼纳米片，其中对氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii进行静止10～30h；倒出悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，得到氮化硼纳米片。
58.实施例1：
59.将500ml乙醇与500ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将10g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度5℃，剥离压力100mpa；循环剥离100次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止20h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，
烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层，产率为43.34％。
60.如图1所示，通过sem(扫描电子显微镜)可以观察到六方氮化硼经过高压液相处理后被剥离为六方氮化硼纳米片，片径明显变小，如图2所示，六方氮化硼粉体的e
2g
峰在1364cm-1
处，和六方氮化硼粉体相比较，六方氮化硼纳米片的e
2g
峰右移至1367cm-1
，这充分显示了六方氮化硼纳米片的特征。
61.实施例2：
62.将400ml乙醇与600ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将15g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度15℃，剥离压力80mpa；循环剥离80次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止10h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
63.实施例3：
64.将300ml乙醇与700ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将20g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度25℃，剥离压力120mpa；循环剥离60次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止30h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
65.实施例4：
66.将200ml乙醇与800ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将10g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度5℃，剥离压力100mpa；循环剥离40次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止20h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
67.实施例5：
68.将100ml乙醇与900ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将15g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度15℃，剥离压力80mpa；循环剥离20次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止10h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
69.实施例6：
70.将500ml乙醇与500ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将20g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度25℃，剥离压力120mpa；循环剥离100次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止30h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
71.实施例7：
72.将400ml乙醇与600ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将10g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米
分散机循环水温度5℃，剥离压力100mpa；循环剥离80次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止20h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
73.实施例8：
74.将300ml乙醇与700ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将15g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度15℃，剥离压力80mpa；循环剥离60次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止10h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
75.实施例9：
76.将200ml乙醇与800ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将20g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度25℃，剥离压力120mpa；循环剥离40次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止30h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
77.实施例10：
78.将100ml乙醇与900ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将10g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度5℃，剥离压力100mpa；循环剥离20次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止20h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
79.实施例11：
80.将500ml乙醇与500ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将15g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度15℃，剥离压力80mpa；循环剥离100次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止10h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
81.实施例12：
82.将400ml乙醇与600ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将20g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度25℃，剥离压力120mpa；循环剥离80次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止30h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
83.实施例13：
84.将300ml乙醇与700ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将10g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度5℃，剥离压力100mpa；循环剥离60次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止20h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
85.实施例14：
86.将200ml乙醇与800ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将15g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度15℃，剥离压力80mpa；循环剥离40次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止10h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
87.实施例15：
88.将100ml乙醇与900ml去离子水混合均匀制成乙醇水溶液；将20g六方氮化硼粉体加入到1l乙醇水溶液中并混合均匀得到悬浮液i；将悬浮液i倒入纳米分散机内，调节纳米分散机循环水温度25℃，剥离压力120mpa；循环剥离20次后收集氮化硼纳米片和乙醇水溶剂形成的悬浮液ii，对悬浮液ii静止30h；倒出静止后悬浮液ii的上清液；并对上清液抽滤，烘干10h后，即可得到六方氮化硼纳米片，其片径为0.5～1μm，平均厚度为3nm，约为10层。
89.以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。