一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法

2023-05-04 02:26:26

一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法
【專利摘要】本發明為一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法，該方法包括以下步驟：1）採用尿素與硼氫化鈉按摩爾分數1:2～3:1混合，然後加入有機物，然後加入四氫呋喃，放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中攪拌；2）密封反應釜，於120-190℃加熱；3）反應釜自然冷卻至室溫，得到固體物質；4）把所得前驅體放入管式爐中，在惰性氣氛中以每分鐘2-10℃升溫速率從室溫逐漸升至900-1200℃，高溫煅燒；5）降至400-600℃，通入空氣煅燒4-6小時；6）產物進行洗滌分離，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60℃烘乾6小時。本發明煅燒溫度在1000-1200℃，與現有製備技術的煅燒溫度大約在1300-1400℃有明顯的降低；產物純度高，產物為棒狀結構中形成孔洞結構。
【專利說明】一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷材料的製備方法，具體為多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料及其製備方法。

【背景技術】
[0002]氮化硼是一種重要的無機陶瓷材料，由43.6%的硼原子和56.4%的氮原子組成。它的分子式為BN，分子量為24.82，為白色層狀結構。常見的氮化硼有六方氮化硼(h-BN)、三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)和纖鋅礦結構氮化硼(w_BN)。六方氮化硼的晶格常數a = 2.504 A.，c.= 6.655 A，密度為2.29g/cm3,具有和石墨相近的晶體結構，以及自潤滑、
輕質、導熱等性質。同時，六方BN還表現出一些其他優良性質，如與石墨碳材料相比，具有良好的高溫電絕緣性；與二氧化矽相比，具有極小的熱膨脹係數；具有良好的抗熱震性能；與一般的金屬和無機化合物均不反應；具有良好的耐腐蝕性能；具有優異的高溫化學惰性坐寸ο
[0003]目前，一維結構的六方氮化硼納米材料由於其良好的電學性質和熱學性質，在光電器件以及熱電設備中具有很好的應用前景。因此，對具有一維結構(棒、管、纖維、線、帶等)材料的合成和表徵激發了科研工作者極大的興趣，這為一維材料的廣泛研究和應用提供了平臺。
[0004]針對六方氮化硼的一維納米材料的製備，採用的技術方法主要有:(I)化學轉化法，以硼酸為原料先製備出B2O3凝膠纖維，然後將其在NH3及N2氣氛下高溫轉化為h-BN纖維(楊輝，張銘霞，唐傑，等.2005.矽酸鹽通報，4:62 — 65)，該方法的缺點是產物結晶性差，且氮化硼纖維的芯部存有部分B2O3，產物純度不高；(2)硼-氮有機先驅體法，是將分別含硼和氮的有機化合物合成高聚物先驅體，再將其紡絲製成纖維，先驅體纖維經高溫氮化轉化為 h-ΒΝ 纖維(S.Bernard, F.Chassagneux, M.P.Berthet, et al.2002.J EurCeram Soc.22:2047 一 2059)，該方法的缺點是原料昂貴、產率低、製備設備複雜、工藝繁瑣；(3)硼-氧有機先驅體法，用溶膠凝膠法製備出硼-氧有機先驅體，然後經熔融拉絲和氨氣高溫處理得到 h-ΒΝ 纖維(N.Venkatasubramanian, ff.Bruce, P.Desai, et al.1991.JNon-cryst Solids, 130:144 一 156)，該方法的缺點在高聚物先驅體中含有雜質原子，在高溫氮化後會產生難以除去的副產物，產物純度不高。
[0005]孔結構的存在可以提高物質的比表面積，廣泛應用於氣體吸附、離子吸附、催化劑等方面。近年來，很多工作致力於控制合成多孔BN晶體結構。製備方法主要有硬模板複製(ff.Q.Han, R.Brutchey, T.D.Tilley, et al.2004.Nano Lett, 4:173.)和自組裝(G.Lian, X.Zhang, S.J.Zhang, et al.2012.Energy Environ Sc1.5:7072.)等幾種方法。硬模板法製備過程繁瑣，需要額外的模板。自組裝法製備條件苛刻，不適合大規模製備。Tang等人以鉬作為催化劑輔助合成崩潰 BN 納米管(C.C.Tang，Y.Bando，X.X.Ding，et al.2002.J Am ChemSoc.124:14550-14551.)。Li 等人合成的微孔 / 介孔 BN(J.Li, J.Lin, X.ff.Xu, et al.2013.Nanotech.24:155603.)。這些方法由於原料昂貴,產量低等都不適宜規模化生產,仍然不能滿足實際應用需求。
[0006]儘管六方氮化硼的製備研究已經取得了一定進展，但目前製備條件複雜，仍然缺乏滿足工業化生產需求的成熟工藝體系。在較低溫下，通過簡單的合成路線，安全的操作工藝，廉價的合成原料來製備多孔棒狀氮化硼還是存在一定的難度。因此，發明結晶性良好、設備要求低、操作步驟簡單、原料廉價、原料和反應過程安全、純度高的多孔棒狀六方氮化硼，於其工業化生產將具有重要意義。本課題組採用硼氫化鈉與尿素在氮氣、氨氣氣氛中高溫煅燒製備了一維棒狀結構BN材料(X.J.Yang, L.L.Li, X.H.Zhang, et al.2013.Adv MaterRes, 631-632:78-81)。此方法對要求煅燒溫度達到1300°C以上，能耗大，比表面積較小，為60.04m2/g，不適合做吸附材料和載體材料。為了能夠使這種BN材料有更廣泛的應用，我們在製備材料時加入了有機物，有機物物的加入降低了反應溫度，並且在高溫煅燒時以氣體形式從BN材料中脫出，使材料出現了孔洞結構，從而使BN材料在吸附性能方面有進一步提升。


【發明內容】

[0007]本發明的目的是針對氮化硼製備上存在的問題，提供一種棒狀六方氮化硼陶瓷材料製備方法，該方法通過有機物的加入，先後在反應釜中190°C下，以及1000°C左右高溫煅燒，得到多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料。該材料結晶性良好、設備要求低、操作步驟簡單、原料廉價且無毒、反應過程安全。
[0008]本發明的技術方案:
[0009]一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法，包括以下步驟:
[0010]I)將硼氫化鈉、尿素、有機物和四氫呋喃裝入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌均勻；
[0011]其中，物料配比為:摩爾比尿素:硼氫化鈉=1:2~3:1，摩爾比有機物:硼氫化鈉=2:1~1:20,加入量為每0.1~0.2mol硼氫化鈉加1mL四氫呋喃；
[0012]2)密封反應釜，於120_190°C加熱8_12小時；
[0013]3)反應釜自然冷卻至室溫，得到固體物質或經旋轉蒸發儀中蒸發得到固體物質；
[0014]4)把所得前驅體在惰性氣氛中以每分鐘2-10°C升溫速率從室溫逐漸升至900-1200°C，高溫煅燒9-12小時；
[0015]5)高溫煅燒結束後降溫，降至400-600°C，通入空氣煅燒4-6小時，停止加熱，自然冷卻至室溫；
[0016]6)產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，得到多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料。
[0017]其中，I)中有機物為葡萄糖、苯酐、甘露醇六乙酸酯和甲基丙烯酸甲酯中的一種；
[0018]所述的步驟4)中惰性氣氛為氮氣、氨氣、氬氣中的一種,氣體流速為50-500毫升
/分鐘。
[0019]本發明具有如下優點:
[0020]製備工藝對設備要求低:操作步驟簡單:本發明沒有添加額外催化劑，操作步驟為球磨、煅燒、洗滌等，方便易行；製備成本低:本發明所用原料價格低廉，所需主要設備為內襯為聚四氟乙烯反應釜、管式爐等常規設備；製備溫度低:本發明最佳煅燒溫度在1000-1200°C，與現有製備技術的煅燒溫度大約在1300-1400°C有明顯的降低；產物純度高:本反應方程式為2C0 (NH2) 2+NaBH4 — BN+NaCN+2NH3+C02+3H2，產物除了氣體外，固體產物為BN和NaCN，其中NaCN溶於水，目標產物BN不溶於水，所以產物經過水洗可以對產物經行提純，另外反應原料CO (NH2) 2和NaBH4均可溶於水，所以進行水洗後可以把沒有完全反應的反應物也溶解掉，只留下唯一不溶於水的目標產物BN，故本方法製備的BN純度高。
[0021]另外，加入有機物起到降低反應溫度、產生氣孔的作用。有機物中的羰基結構中的氧原子電負性大，對BN中電負性小的B原子有強烈的吸附作用，在這種吸附作用下，使BN的製備溫度有所降低。在高溫煅燒時，有機物揮發，結果在棒狀結構中形成孔洞結構。這些有機物在400-600°C空氣中煅燒可以除去BN使產物BN不含有雜質。採用下面實施例1製備的產物純度可以達到98%，現在已有的製備方法製備的氮化硼純度大約在95% -97%,本發明純度有了進一步提升，從而使產物氮化硼在機械性能等多方面表現出更優異特性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]下面結合附圖和具體實施對本發明進一步說明。
[0023]圖1為實例I中六方氮化硼廣角X射線衍射譜圖。
[0024]圖2為實例I中六方氮化硼紅外光譜譜圖。
[0025]圖3為實例I中多孔棒狀六方氮化硼掃描電子顯微鏡圖。
[0026]圖4為實例I中多孔棒狀六方氮化硼表面積測試(BET)圖。

【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例進一步說明本發明。
[0028]實施例1:
[0029]I)稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.8g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘；
[0030]2)密封反應釜，於190°C加熱10小時；
[0031]3)反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發約1-2分鐘直至完全得到固體物質；
[0032]4)把固體驅體放入管式爐中，通氨氣，氣體流速為每分鐘50毫升，以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°c，高溫煅燒10小時；
[0033]5)高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫;
[0034]6)產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品標記為BNl。
[0035]圖1為所製備的BNl的X射線衍射(XRD)圖譜。從譜圖上可以看出:BN1具有明顯的晶體衍射峰，說明產物結晶性好，圖中沒有除六方氮化硼以外的雜峰，說明產物純度高。
[0036]圖2為樣品BNl的紅外(FTIR)曲線。圖中波數為1380和800CHT1處的兩個峰對應於B-N健的振動，在2500CHT1處的峰是空氣中水和二氧化碳造成的，圖中沒有別的物質的紅外振動峰,說明產物純度高。
[0037]圖3為樣品BNl的掃描電鏡(SEM)圖片。從圖中可以看出，產物為形貌均勻的含有孔的棒狀一維納米材料。
[0038]圖4為樣品BNl的比表面測試(BET)圖片。從圖中滯後環可以看出，所製備的樣品具有孔狀結構，其比表面積為205.9m2/g。
[0039]實施例2
[0040]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、苯酐1.48g(0.01mol)、10mL四氫呋喃放入內襯為聚四氟乙烯的反應爸中，攪拌30分鐘,然後密封，於190°C加熱10小時，自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發約1-2分鐘直至完全得到固體物質，把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60 V烘乾6小時，樣品同BNl。
[0041]實施例3
[0042]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、甘露醇六乙酸酯4.34g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，密封，於190°C加熱10小時，自然冷卻至室溫，把反應釜反應所得產物使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，把固體前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至60(TC通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、 離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0043]實施例4
[0044]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO (NH2) 2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、甲基丙烯酸甲酯1mL放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應結束直接得到固體，固體前驅體在放入管式爐中，氨氣氣氛中以每分鐘2V升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後，停止加熱降溫，降至60(TC通空氣煅燒4小時，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0045]實施例5
[0046]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末3.78g(0.1Omol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖0.90g(0.0050mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40度蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0047]實施例6
[0048]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 3.78g (0.1Omol)、尿素 CO (NH2) 2 粉末 18.03g (0.30mol)、葡萄糖0.90g(0.0050mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40度蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0049]實施例7
[0050]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、葡萄糖72g(0.40mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0051]實施例8
[0052]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、葡萄糖36g(0.20mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0053]實施例9
[0054]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於120°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0055]實施例10
[0056]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於140°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0057]實施例11
[0058]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於160°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0059]實施例12
[0060]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於180°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0061]實施例13
[0062]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘5°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0063]實施例14
[0064]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘10°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0065]實施例15
[0066]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至900°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0067]實施例16
[0068]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1100°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品同BNl。
[0069]實施例17
[0070]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1200°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品標同BNl。
[0071]實施例18
[0072]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒5小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品標同BN2。
[0073]產物BN2基本微觀形貌同BNl，為多孔棒狀結構，但有部分顆粒存在。
[0074]實施例19
[0075]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒8小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品標同BNl。
[0076]實施例20
[0077]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱8小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品標同BNl。
[0078]實施例21
[0079]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱12小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質前驅體放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時,樣品標同BNl。
[0080]實施例22
[0081]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至500°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品標同BNl。
[0082]實施例23
[0083] 稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至400°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品標記為BN3。
[0084]產物BN3為微灰色，含碳量高，其基本微觀形貌同BN1，為多孔棒狀結構。
[0085]實施例24
[0086]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒5小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品標記為BNl。
[0087]實施例25
[0088]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒6小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0089]實施例26
[0090]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.010mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘100毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0091]實施例27
[0092]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.010mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氨氣氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘500毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°c通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0093]實施例28
[0094]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃放入內襯為聚四氟乙烯的反應爸中，攪拌30分鐘,然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氮氣氛中以每分鐘2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BNl。
[0095]實施例29
[0096]稱取硼氫化鈉NaBH4粉末7.57g(0.20mol)、尿素CO(NH2)2粉末6.01g(0.1Omol)、葡萄糖1.80g(0.01mol)、10mL四氫呋喃放入內襯為聚四氟乙烯的反應爸中，攪拌30分鐘,然後密封，於190°C加熱10小時，反應釜自然冷卻至室溫，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘直至完全得到固體物質，然後把所得固體物質放入管式爐中，在氬氣氛中以每分鐘 2°C升溫速率從室溫逐漸升至1000°C，氣體流速為每分鐘50毫升，高溫煅燒10小時，高溫煅燒結束後降溫，降至600°C通空氣煅燒4小時，停止加熱，自然冷卻至室溫，產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，樣品同BN4。
[0097]產物BN4為微灰色，產物的碳、氧含量高，其微觀形貌基本同BN1，為多孔棒狀結構。
[0098]實施例30
[0099]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.0lg (0.1Omol)、甘露醇1.82g(0.01mol)、10mL四氫呋喃(THF)放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘，沒有得到固體物質，實驗失敗。
[0100]實施例31
[0101]稱取硼氫化鈉NaBH4 粉末 7.57g(0.20mol)、尿素 CO(NH2)2 粉末 6.01g(0.1Omol)、乙二醇1mL放入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌30分鐘，然後密封，於190°C加熱10小時，把反應釜所得前驅體使用旋轉蒸發儀40°C蒸發1-2分鐘，沒有得到固體物質，實驗失敗。
[0102]結果表明，本發明提供的一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料製備方法，簡便、高效、易於操作，產物純度高，形貌均一。
[0103]本發明未盡事宜為公知技術。
【權利要求】
1.一種多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法，其特徵為包括以下步驟: 1)將硼氫化鈉、尿素、有機物和四氫呋喃裝入內襯為聚四氟乙烯的反應釜中，攪拌均勻； 其中，物料配比為:摩爾比尿素:硼氫化鈉=1:2~3:1,摩爾比有機物:硼氫化鈉=2:1~1:20,加入量為每0.1~0.2 mo I硼氫化鈉加10 mL四氫呋喃； 2)密封反應釜，於120-190°C加熱8-12小時； 3)反應釜自然冷卻至室溫，得到固體物質或經旋轉蒸發儀中蒸發得到固體物質； 4)把所得前驅體在惰性氣氛中以每分鐘2-10°C升溫速率從室溫逐漸升至900-1200°C，高溫煅燒9-12小時；5)高溫煅燒結束後降溫，降至400-600°C，通入空氣煅燒4-6小時，停止加熱，自然冷卻至室溫； 6)產物進行水洗、離心、乙醇洗滌、再離心，取固體沉澱物在真空乾燥箱中60°C烘乾6小時，得到多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料。
2.如權利要求1 所述的多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法，其特徵為所述的步驟I)中有機物為葡萄糖、苯酐、甘露醇六乙酸酯和甲基丙烯酸甲酯中的一種。
3.如權利要求1所述的多孔棒狀六方氮化硼陶瓷材料的製備方法，其特徵為所述的步驟4)中惰性氣氛為氮氣、氨氣、氬氣中的一種,氣體流速為50-500毫升/分鐘。
【文檔編號】B82Y40/00GK104071760SQ201410322757
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月8日 優先權日:2014年7月8日
【發明者】楊曉婧, 尚偉, 李蘭蘭, 趙建玲, 王西新, 唐成春 申請人:河北工業大學