專利名稱：一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氮化硼的改性領域，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：
納米材料中的層狀材料由于其獨特的物理化學性能和很多潛在的應用，引起了科研界廣泛的關注。石墨到單層石墨烯的研究成果就是一個很好的例子，尤其是其在半導體器件應用方面的突破。六方層狀氮化硼是一種典型的III-V族化合物，其晶體結構與石墨十分相似。氮化硼具有優(yōu)良的物理和化學特性耐高溫、抗氧化、耐化學腐蝕、自潤滑、可加工性能好、熱導率高、良好的中子吸收性能以及具有良好的透波性能等，廣泛用于機械、冶 金、電子、航空航天等高科技領域。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，能夠擴展氮化硼材料在熱導性、機械強度和電學性能等方面的應用。目前，已有的少層氮化硼材料制備方法有CVD 法(Nano Lett. 2010, 10, 4134)，化學溶液法(Appl. Phys. Lett. 2008, 93，223103)等，但這些制備方法比較復雜，而且有些路線會污染環(huán)境，限制了其推廣應用，所以許多研究者一直在尋求綠色環(huán)保的合成路線。同時，少層氮化硼的導電性強烈依賴于其化學組成，并且其電子結構可通過摻雜方法進行調整。摻入氟原子，可以導致氮化硼納米層的導電性增強，拓寬氮化硼在電學領域方面的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種六方層狀氮化硼的剝離及其氟摻雜方法，該方法對環(huán)境友好，對設備要求低，原材料豐富，操作過程簡便，便于大規(guī)模生產。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進行離心，將離心得到的乳白色沉淀用丙酮洗滌以便將有機溶劑洗干凈，最后干燥，得到產物；(2)少層或單層六方氮化硼摻氟在步驟(I)得到的產物中加入氟硼酸(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中進行超聲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磁力加熱攪拌的優(yōu)化溫度為50° C，優(yōu)化時間為24h ;摻氟時，混合液加熱攪拌的優(yōu)化溫度為50° C，優(yōu)化時間為8h。收集測試本發(fā)明氟摻雜后氮化硼的半導體導電性能，其導電電流高達15. 854 μ A0在本發(fā)明中，我們先通過化學溶液法將塊體氮化硼進行剝離，然后再對得到的少層氮化硼進行氟摻雜，從而改變氮化硼的電學性能，以應用于無機納米材料方面。有益效果(I)本發(fā)明的制備方法簡單，對環(huán)境友好、對設備要求低、原材料豐富，且便于大規(guī)模生產；(2)本發(fā)明得到的氟摻雜后的氮化硼的導電性增強。·


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測試曲線。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例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中超聲20h。超聲結束后，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進行離心，離心出來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。將得到的產物離心，用去離子水洗數(shù)次，在60° C下干燥，收集測試其半導體導電性能。實施例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中超聲20h。超聲結束后，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進行離心，離心出來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。將得到的產物離心，用去離子水洗數(shù)次，在60° C下干燥，收集測試其半導體導電性能。實施例3(I)用N-甲基吡咯烷酮剝離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中超聲20h。超聲結束后，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進行離心，離心出來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。將得到的產物離心，用去離子水洗數(shù)次，在60° C下干燥，收集測試其半導體導電性能。
權利要求
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進行離心，將離心得到的乳白色沉淀用丙酮洗滌，最后干燥，得到產物； (2)在步驟(I)得到的產物中加入氟硼酸，然后在45-55°C下磁力攪拌5-10h，自然冷卻至室溫，再將得到的產物離心，用去離子水洗滌，最后干燥即可。
2.根據(jù)權利要求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)中所述的極性有機溶劑為異丙醇、二甲亞砜或N-甲基吡咯烷酮。
3.根據(jù)權利要求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的超聲機中進行超聲20h。
4.根據(jù)權利要求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溶劑的用量比為O. 2-0. 5g :30-50mL。
5.根據(jù)權利要求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進行離心，將離心得到的乳白色沉淀用丙酮洗滌，最后干燥，得到產物；(2)在步驟(1)得到的產物中加入氟硼酸，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)明的制備方法簡單，對環(huán)境友好、對設備要求低、原材料豐富，且便于大規(guī)模生產；本發(fā)明得到的氟摻雜后的氮化硼的導電性增強。
文檔編號C01B21/064GK102887490SQ201210384649
公開日2013年1月23日 申請日期2012年10月11日 優(yōu)先權日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 申請人:東華大學