超临界流体制备氮化硼纳米片的研究进展

来源期刊：材料导报2021年第7期

论文作者：白央 徐成成 赵洋 张荣 刘清亭 付旭东 胡圣飞

文章页码：7071 - 14182

关键词：氮化硼纳米片;超临界流体;超临界二氧化碳;

摘    要：氮化硼纳米片（BNNSs）是一种新型二维纳米材料,具有极好的绝缘导热性能、力学性能、介电性能、化学稳定性和良好的生物相容性,被广泛应用于复合材料增强、导热复合材料、储氢、药物运输、催化载体、量子点等方面,逐渐成为研究的热点。氮化硼主要有六方（h-BN）、立方（c-BN）、菱方（r-BN）和纤维矿（w-BN）四种稳定结构,其中h-BN是与石墨相类似的层状结构,但其层间范德华力更强,这也给其剥离带来困难。迄今为止,人们参照石墨烯的制备探究出许多制备氮化硼纳米材料的方法,如微机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法（CVD）和二次外延生长法等。这些方法虽各有优劣,但在大规模稳定生产晶体结构较为完整的BNNSs且剥离效率较高上均存在不足。采用低成本、高效率、高质量的方法制备出氮化硼纳米片是其产业化的关键。超临界流体兼具气体的扩散性质和液体的溶解能力,自从被引入到石墨烯的制备中取得了一些成果后,许多研究者也将其运用到BNNSs的制备上。目前,利用超临界CO₂在一定的温度和压力下能制备出厚度为2～6 nm的BNNSs,且BNNSs的结晶形态与原始的h-BN基本没有太大差异,得到的BNNSs悬浮液的浓度可高达0.24 mg/mL,辅助以剪切、超声波等手段后能有效提高其剥离效率。超临界有机溶剂一般有超临界甲醇、超临界N,N-二甲基甲酰胺,它们不仅能作为插层剂打开片层间距,而且是良好的分散剂,能防止纳米材料再次团聚。超临界有机溶剂能大大简化剥离过程,反应时间只有短短15 min,就能得到2～3层的无明显缺陷的BNNSs,产率约为10%。本文综述了超临界流体制备氮化硼纳米片的方法、原理、研究现状及其表征手法,讨论了提高剥离效率的各种方法及优缺点。超临界流体制备氮化硼纳米片设备单一、条件较易达成、产品质量高,为氮化硼纳米片的工业化生产提供了新的思路。