專利名稱：一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于氮化硼的改性領(lǐng)域，特別涉及一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法。
背景技術(shù)：
納米材料中的層狀材料由于其獨(dú)特的物理化學(xué)性能和很多潛在的應(yīng)用，引起了科研界廣泛的關(guān)注。石墨到單層石墨烯的研究成果就是一個(gè)很好的例子，尤其是其在半導(dǎo)體器件應(yīng)用方面的突破。六方層狀氮化硼是一種典型的III-V族化合物，其晶體結(jié)構(gòu)與石墨十分相似。氮化硼具有優(yōu)良的物理和化學(xué)特性耐高溫、抗氧化、耐化學(xué)腐蝕、自潤(rùn)滑、可加工性能好、熱導(dǎo)率高、良好的中子吸收性能以及具有良好的透波性能等，廣泛用于機(jī)械、冶 金、電子、航空航天等高科技領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的塊體材料相比，少層氮化硼具有更多優(yōu)異的性能，能夠擴(kuò)展氮化硼材料在熱導(dǎo)性、機(jī)械強(qiáng)度和電學(xué)性能等方面的應(yīng)用。目前，已有的少層氮化硼材料制備方法有CVD 法(Nano Lett. 2010, 10, 4134)，化學(xué)溶液法(Appl. Phys. Lett. 2008, 93，223103)等，但這些制備方法比較復(fù)雜，而且有些路線會(huì)污染環(huán)境，限制了其推廣應(yīng)用，所以許多研究者一直在尋求綠色環(huán)保的合成路線。同時(shí)，少層氮化硼的導(dǎo)電性強(qiáng)烈依賴于其化學(xué)組成，并且其電子結(jié)構(gòu)可通過(guò)摻雜方法進(jìn)行調(diào)整。摻入氟原子，可以導(dǎo)致氮化硼納米層的導(dǎo)電性增強(qiáng)，拓寬氮化硼在電學(xué)領(lǐng)域方面的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，該方法對(duì)環(huán)境友好，對(duì)設(shè)備要求低，原材料豐富，操作過(guò)程簡(jiǎn)便，便于大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明的一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，包括(I)剝離制備單層或少層六方層狀氮化硼在氮化硼粉末中加入極性有機(jī)溶劑，然后在45-55° C下磁力攪拌20_30h得混合液，冷卻至室溫后超聲，再靜置1-3天，然后將上清液提取出來(lái)進(jìn)行離心，將離心得到的乳白色沉淀用丙酮洗滌以便將有機(jī)溶劑洗干凈，最后干燥，得到產(chǎn)物；(2)少層或單層六方氮化硼摻氟在步驟(I)得到的產(chǎn)物中加入氟硼酸(HBF4),然后在45-55° C下磁力攪拌5_10h，自然冷卻至室溫，再將得到的產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌，最后干燥即可。步驟(I)中所述的極性有機(jī)溶劑為異丙醇、二甲亞砜或N-甲基吡咯烷酮。步驟(I)中所述的超聲為在低功率超聲機(jī)中進(jìn)行超聲20h，超聲功率為150-200W。步驟(I)中所述的氮化硼粉末與極性有機(jī)溶劑的用量比O. 2-0. 5g :30-50mL。步驟(I)和步驟(2)中所述的干燥的溫度均為50-70° C。步驟(2)中所述的步驟(I)得到的產(chǎn)物與氟硼酸的用量比為O. 2-0. 5g :30_50mL。本發(fā)明采用的前軀體為塊體六方氮化硼和異丙醇、二甲亞砜和N-甲基吡咯烷酮三種極性有機(jī)溶劑，以氟硼酸(HBF4)為氟源；剝離制備單層或少層六方層狀氮化硼時(shí)磁力加熱攪拌的優(yōu)化溫度為50° C，優(yōu)化時(shí)間為24h ;摻氟時(shí)，混合液加熱攪拌的優(yōu)化溫度為50° C，優(yōu)化時(shí)間為8h。收集測(cè)試本發(fā)明氟摻雜后氮化硼的半導(dǎo)體導(dǎo)電性能，其導(dǎo)電電流高達(dá)15. 854 μ A0在本發(fā)明中，我們先通過(guò)化學(xué)溶液法將塊體氮化硼進(jìn)行剝離，然后再對(duì)得到的少層氮化硼進(jìn)行氟摻雜，從而改變氮化硼的電學(xué)性能，以應(yīng)用于無(wú)機(jī)納米材料方面。有益效果(I)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境友好、對(duì)設(shè)備要求低、原材料豐富，且便于大規(guī)模生產(chǎn)；(2)本發(fā)明得到的氟摻雜后的氮化硼的導(dǎo)電性增強(qiáng)。·


圖I為本發(fā)明中剝離得到的少層六方氮化硼的TEM ；圖2為本發(fā)明中剝離得到的少層六方氮化硼的AFM圖片；圖3為本發(fā)明中摻氟前(I)、后(II)氮化硼的XPS圖；圖4為剝離前(I)、剝離后(II)、摻氟后(III)氮化硼的I_V測(cè)試曲線。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I(I)用異丙醇剝離制備單層或少層六方層狀氮化硼將O. 5g的塊體氮化硼粉末放入IOOmL的圓底燒瓶，加入50mL的異丙醇。將上述混合液在50° C下磁力攪拌24h。冷卻至室溫后，將上述混合液在低功率超聲機(jī)中超聲20h。超聲結(jié)束后，將得到的混合液在室溫下靜置I天，然后將上清液提取出來(lái)進(jìn)行離心，離心出來(lái)的乳白色沉淀用丙酮洗數(shù)次以便將異丙醇洗干凈。將得到的產(chǎn)物在60° C下干燥，收集備用。(2)少層或單層六方氮化硼摻氟將O. 5g的少層六方氮化硼放入IOOmL的圓底燒瓶，加入50mL的氟硼酸(HBF4)，將上述混合液在50° C下磁力攪拌8h，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物離心，用去離子水洗數(shù)次，在60° C下干燥，收集測(cè)試其半導(dǎo)體導(dǎo)電性能。實(shí)施例2(I)用二甲亞砜剝離制備單層或少層六方層狀氮化硼將O. 5g的塊體氮化硼粉末放入IOOmL的圓底燒瓶，加入50mL的二甲亞砜。將上述混合液在50° C下磁力攪拌24h。冷卻至室溫后，將上述混合液在低功率超聲機(jī)中超聲20h。超聲結(jié)束后，將得到的混合液在室溫下靜置2天，然后將上清液提取出來(lái)進(jìn)行離心，離心出來(lái)的乳白色沉淀用丙酮洗數(shù)次以便將異丙醇洗干凈。將得到的產(chǎn)物在60° C下干燥，收集備用。(2)少層或單層六方氮化硼摻氟將O. 5g的少層六方氮化硼放入IOOmL的圓底燒瓶，加入50mL的氟硼酸(HBF4)，將上述混合液在50° C下磁力攪拌8h，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物離心，用去離子水洗數(shù)次，在60° C下干燥，收集測(cè)試其半導(dǎo)體導(dǎo)電性能。實(shí)施例3(I)用N-甲基吡咯烷酮?jiǎng)冸x制備單層或少層六方層狀氮化硼將O. 2g的塊體氮化硼粉末放入IOOmL的圓底燒瓶，加入30mL的N-甲基吡咯烷酮。將上述混合液在50° C下磁力攪拌24h。冷卻至室溫后，將上述混合液在低功率超聲機(jī)中超聲20h。超聲結(jié)束后，將得到的混合液在室溫下靜置3天，然后將上清液提取出來(lái)進(jìn)行離心，離心出來(lái)的乳白色沉淀用丙酮洗數(shù)次以便將異丙醇洗干凈。將得到的產(chǎn)物在60° C下干燥，收集備用。(2)少層或單層六方氮化硼摻氟將O. 2g的少層六方氮化硼放入IOOmL的圓底燒 瓶，加入30mL的氟硼酸(HBF4)，將上述混合液在50° C下磁力攪拌8h，自然冷卻至室溫。將得到的產(chǎn)物離心，用去離子水洗數(shù)次，在60° C下干燥，收集測(cè)試其半導(dǎo)體導(dǎo)電性能。
權(quán)利要求
1.一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，包括 (1)在氮化硼粉末中加入極性有機(jī)溶劑，然后在45-55°C下磁力攪拌20-30h得混合液，冷卻至室溫后超聲，再靜置1-3天，然后將上清液提取出來(lái)進(jìn)行離心，將離心得到的乳白色沉淀用丙酮洗滌，最后干燥，得到產(chǎn)物； (2)在步驟(I)得到的產(chǎn)物中加入氟硼酸，然后在45-55°C下磁力攪拌5-10h，自然冷卻至室溫，再將得到的產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌，最后干燥即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，其特征在于步驟(I)中所述的極性有機(jī)溶劑為異丙醇、二甲亞砜或N-甲基吡咯烷酮。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，其特征在于步驟(I)中所述的超聲為在超聲功率為150-200W的超聲機(jī)中進(jìn)行超聲20h。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，其特征在于步驟(I)中所述的氮化硼粉末與極性有機(jī)溶劑的用量比為O. 2-0. 5g :30-50mL。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，其特征在于步驟(I)和步驟(2)中所述的干燥的溫度均為50-70° C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，其特征在于步驟(2)中所述的步驟(I)得到的產(chǎn)物與氟硼酸的用量比為O. 2-0. 5g :30-50mL。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，包括(1)在氮化硼粉末中加入極性有機(jī)溶劑，然后在45-55°C下磁力攪拌20-30h得混合液，冷卻至室溫后超聲，再靜置1-3天，然后將上清液提取出來(lái)進(jìn)行離心，將離心得到的乳白色沉淀用丙酮洗滌，最后干燥，得到產(chǎn)物；(2)在步驟(1)得到的產(chǎn)物中加入氟硼酸，然后在45-55°C下磁力攪拌5-10h，自然冷卻至室溫，再將得到的產(chǎn)物離心，用去離子水洗滌，最后干燥即可。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，對(duì)環(huán)境友好、對(duì)設(shè)備要求低、原材料豐富，且便于大規(guī)模生產(chǎn)；本發(fā)明得到的氟摻雜后的氮化硼的導(dǎo)電性增強(qiáng)。
文檔編號(hào)C01B21/064GK102887490SQ201210384649
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月11日
發(fā)明者胡俊青, 薛雅芳, 徐開兵, 胡向華, 劉倩, 蔣林, 彭彥玲, 韓林波 申請(qǐng)人:東華大學(xué)