專利名稱：一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的技術(shù)，屬于無機非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔材料是一類重要的材料，可廣泛用于催化劑載體、化學(xué)過濾提純、有機物分離、氣 體吸附劑、光電子器件等領(lǐng)域。常用的多孔氧化物載體，如氧化鋁、氧化硅和沸石，導(dǎo)熱性 能很差且易受水蒸氣影響，而多孔碳載體雖然具有高的孔隙率、大的比表面積、優(yōu)異的吸附 性能和高的表面反應(yīng)活性，但是使用溫度一旦超過25(TC將發(fā)生氧化甚至燃燒，因此只能在 低溫下使用。
六方氮化硼具有與石墨相似的結(jié)構(gòu)，其熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性高，導(dǎo)熱性能良好，抗氧 化溫度達到800'C以上，因此多孔氮化硼是一種優(yōu)異的高溫催化劑載體材料?，F(xiàn)有多孔氮化
硼制備技術(shù)主要包括(1)模板法；(2)自蔓延高溫合成法；(3)氣溶膠合成法；(4)有機
物真空裂解法；(5)活性碳模板取代法；(6) BBr3，NH4Cl與Al粉反應(yīng)法，其中模板法是 制備多孔氮化硼應(yīng)用最多的方法，需要預(yù)先加工模板，最后再除去模板，不僅工藝過程復(fù)雜， 而且反應(yīng)溫度高；BBr3，NH4Cl與Al粉反應(yīng)法制備多孔氮化硼雖然溫度低(50(TC)，但BBr3 價格高，極易水解且腐蝕性強其它的多孔氮化硼制備方法則需要在高溫下進行，時間長。 因此探索經(jīng)濟實用的無模板低溫制備多孔氮化硼技術(shù)具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有多孔氮化硼制備技術(shù)的不足，而提供了一種一步法無模板低溫制備 多孔氮化硼的工藝。
本發(fā)明解決問題采取的技術(shù)方案是-
一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其特征是，以硼氫化鈉或硼氫化鉀為硼源，以尿 素或硫脲或氨基硫脲為氮源，按比例稱取硼源和氮源，將硼源和氮源混合均勻后置于反應(yīng)釜中加 熱到500-600。C,使硼源和氮源發(fā)生反應(yīng)，保溫5-10小時后自然冷卻至室溫，最后經(jīng)除雜干燥制 得多孔氮化硼。
所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其中所述的硼源和氮源的摩爾比為1:
1~1,5。
所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其中所述的反應(yīng)釜在加熱前先密封。 所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其中所述的除雜是先用無水乙醇清洗并抽濾，再用去離子水清洗并抽濾。
所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其中所述的干燥是在50'C 6(TC溫度 下烘干8 10小時。
本發(fā)明所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝得到的多孔氮化硼的X-射線衍射圖如 圖l，圖中各衍射峰與六方氮化硼相吻合，晶格常數(shù)為a=2.462， c=6,740A。多孔氮化硼的形貌如 圖2，圖3。多孔氮化硼的等溫吸附/脫附曲線和孔徑分布如圖4，多孔氮化硼的比表面積為274 m2/g, 孔徑分布均勻，主要集中5nm左右。多孔氮化硼的熱分析曲線如圖5，熱穩(wěn)定性較高，在800'C以 上才開始發(fā)生氧化。
本發(fā)明所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼工藝的優(yōu)點是
(1) 制備的多孔氮化硼的比表面積為274m"g，孔徑分布均勻，主要集中5nm左右，多孔氮 化硼的產(chǎn)率高，大于60%，熱穩(wěn)定性較高，在80(TC以上才開始發(fā)生氧化；
(2) 反應(yīng)物價格低廉，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)時間短，節(jié)約能源，反應(yīng)過程不使用模板，操 作簡單，可重復(fù)性好，無污染，殘余反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物易清除，有利于多孔氮化硼的大量 生產(chǎn)。


圖1是本發(fā)明實施例2制得產(chǎn)物的X-射線衍射圖2是本發(fā)明實施例2制得產(chǎn)物的TEM圖像
圖3是本發(fā)明實施例5制得產(chǎn)物的TEM圖像；
圖4是本發(fā)明實施例2制得產(chǎn)物的吸附等溫線；
圖5是本發(fā)明實施例2制得產(chǎn)物的孔徑分布圖6是本發(fā)明實施例2制得產(chǎn)物的熱分析圖。
具體實施例方式
下面通過具體實施方式
和實施例進一步說明本發(fā)明。 實施例l
通過硼氫化鈉和尿素反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取1.53 g硼氫化鈉，1.2 g尿素，裝入 不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜密封后，在加熱爐中加熱到600'C，保溫10小時后關(guān)閉加熱爐，使反應(yīng) 釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在5(TC下烘干8小 時后得到灰白色粉末。 實施例2
通過硼氫化鈉和尿素反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取1.53g硼氫化鈉，1,2g尿素，裝入不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到550'C,保溫10小時后關(guān)閉加熱爐，使反應(yīng) 釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在50'C下烘干8小 時后得到灰白色粉末。 實施例3
通過硼氫化鉀和尿素反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取2.2 g硼氫化鉀，1.2 g尿素，裝入 不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到55(TC，保溫IO小時后關(guān)閉加熱爐，使反應(yīng) 釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在5(TC下烘干8小 時后得到灰白色粉末。 實施例4
通過硼氫化鈉和硫脲反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取1. 53 g硼氫化鈉，1. 54g硫脲，裝入 不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到60(TC，保溫IO小時后關(guān)閉加熱爐，使反應(yīng) 釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在50'C下烘干8小 時后得到灰白色粉末。 實施例5
通過硼氫化鈉和硫脲反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取1. 53g硼氫化鈉，1. 54 g硫脲，裝入 不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到550r,保溫IO小時后關(guān)閉加熱爐，使反應(yīng) 釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在50'C下烘干8小 時后得到灰白色粉末。 實施例6
通過硼氫化鉀和硫脲反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取2.2g硼氫化鉀，1.54g硫脲，裝入 不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到55(TC，保溫10小時后關(guān)閉加熱爐，使反應(yīng) 釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在50"C烘干8小時 后得到灰白色粉末。 實施例7
通過硼氫化鈉和氨基硫脲反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取1. 53g硼氫化鈉，1. 83g氨基硫脲， 裝入不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到50(TC，保溫8小時后關(guān)閉加熱爐，使反 應(yīng)釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在60。C下烘干8 小時后得到灰白色粉末。 實施例8
通過硼氫化鉀和氨基硫脲反應(yīng)制備多孔氮化硼。用天平稱取2, 2 g硼氫化鉀，1。 83g氨基硫脲，裝入不銹鋼反應(yīng)釜中，反應(yīng)釜封緊后，在加熱爐中加熱到550'C，保溫5小時后關(guān)閉加熱爐，使反 應(yīng)釜在爐中自然冷卻到室溫。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)無水乙醇、去離子水清洗，然后將產(chǎn)物在5(TC下烘干10 小時后得到灰白色粉末。
權(quán)利要求
1、一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其特征是，以硼氫化鈉或硼氫化鉀為硼源，以尿素或硫脲或氨基硫脲為氮源，按比例稱取硼源和氮源，將硼源和氮源混合均勻后置于反應(yīng)釜中加熱到500-600℃，使硼源和氮源發(fā)生反應(yīng)，保溫5-10小時后自然冷卻至室溫，最后經(jīng)除雜干燥制得多孔氮化硼。
2、 按照權(quán)利要求l所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其特征是，所述的硼源和氮源的摩爾比為1: 1~1.5。
3、 按照權(quán)利要求l所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其特征是，所述的 反應(yīng)釜在加熱前先密封。
4、 按照權(quán)利要求1所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其特征是，所述的 除雜是先用無水乙醇清洗并抽濾，再用去離子水清洗并抽濾。
5、 按照權(quán)利要求1所述的一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，其特征是，所述的 干燥是在5(TC 6(TC溫度下烘干8 10小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種一步法無模板低溫制備多孔氮化硼的工藝，以硼氫化鈉或硼氫化鉀為硼源，以尿素或硫脲或氨基硫脲為氮源，按比例稱取硼源和氮源，將硼源和氮源混合均勻后于反應(yīng)釜中加熱到500-600℃，使硼源和氮源發(fā)生反應(yīng)，保溫5-10小時后自然冷卻至室溫，最后經(jīng)除雜干燥制得多孔氮化硼。該種制備工藝反應(yīng)物價格低廉，反應(yīng)溫度低，反應(yīng)時間短，節(jié)約能源，反應(yīng)過程不使用模板，操作簡單，可重復(fù)性好，無污染，殘余反應(yīng)物和反應(yīng)副產(chǎn)物易清除，有利于多孔氮化硼的大量生產(chǎn)，且多孔氮化硼的產(chǎn)率高，熱穩(wěn)定性較高。
文檔編號C01B21/064GK101602497SQ200910016679
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者孟祥林, 波 張, 朱慧靈, 白玉俊, 韓福東 申請人:山東大學(xué)