氮化硼纳米片利用超临界CO2流体的宏量制备研究

基本信息
批准号:21808240
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:田晓娟
学科分类:
依托单位:中国石油大学(北京)
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李云,李琦,陈卓,潘婷
关键词:
超临界二氧化碳纳米材料材料宏量制备
结项摘要

Boron nitride nanosheets (BNNS), also known as “white graphene”, hold the similar two dimensional structure as graphene and unique properties complementary to graphene, which makes it promising in a wide range of applications as new materials. Currently, there are still many problems to be solved in the large scale fabrication of BNNS. Liquid phase exfoliation and ball milling exfoliation are commonly used to produce BNNS in large scale. However, the liquid phase exfoliation involves a large amount of organic solvents, which leads to high pollutions. The ball milling exfoliation introduced too many defects into the products. To develop a green and large scale fabrication method with high efficiency, we intend to apply supercritical carbon dioxide to exfoliate boron nitride layers. In the proposed technique, supercritical carbon dioxide intercalates and diffuses between boron nitride layers. Then, the supercritical fluid expands rapidly and exfoliates boron nitride layers in the depressurization process. The diffusion kinetics of supercritical carbon dioxide between boron nitride layers will be studied. And the effect of reaction parameters and amplification on the quality of product will be investigated. As a result, an environmental-friendly and large scale chemical engineering process to fabricate BNNS is expected to be achieved.

氮化硼纳米片,又被称为“白色石墨烯”,具有和石墨烯类似的二维结构以及与石墨烯互补的独特性能,在新材料领域有着广泛的应用前景。但是现阶段氮化硼纳米片的宏量制备还存在很多问题需要解决。目前普遍采用的溶剂剥离法和球磨法存在高污染、产品缺陷多等问题。针对氮化硼纳米片的绿色、宏量、可控制备,申请者提出利用超临界CO2流体剥离氮化硼片层制备少层纳米片。本项目拟利用流体剪切力强化超临界CO2分子在氮化硼片层间插层并扩散,在快速泄压下,CO2克服层间作用力迅速溢出,实现对氮化硼片层的有效剥离。通过研究超临界CO2分子在氮化硼层间的界面扩散过程,考察原料以及反应条件对剥离性能的影响,并探索该剥离过程的放大效应,从而开发出绿色宏量制备氮化硼纳米片的化工过程。

项目摘要

氮化硼纳米片,又被称为“白色石墨烯”,具有和石墨烯类似的二维结构以及与石墨烯互补的独特性能,在新材料领域有着广泛的应用前景。但是现阶段氮化硼纳米片的宏量制备还存在很多问题需要解决。目前普遍采用的溶剂剥离法和球磨法存在高污染、产品缺陷多等问题。针对氮化硼纳米片的绿色、宏量、可控制备,申请者提出利用超临界CO2流体剥离氮化硼片层制备少层纳米片。本项目拟利用流体剪切力强化超临界CO2分子在氮化硼片层间插层并扩散,在快速泄压下,CO2克服层间作用力迅速溢出,实现对氮化硼片层的有效剥离。通过研究超临界CO2分子在氮化硼层间的界面扩散过程,考察原料以及反应条件对剥离性能的影响,并探索该剥离过程的放大效应,从而开发出绿色宏量制备氮化硼纳米片的化工过程。首先,采用过程强化的超临界CO2剥离技术,利用廉价的大块氮化硼原料成功剥离出氮化硼薄片。透射电镜及原子力显微镜表征结果显示制备的氮化硼薄片主要分布在5-9层,XRD和拉曼光谱证实得到的超临界CO2剥离得到的氮化硼纳米片具有晶型程度高,片层薄的特点。不仅如此,我们还进一步对氮化硼进行共价功能化改性处理,成功制备亲水性和亲油性的氮化硼纳米片。除了上述薄层BNNS材料外,还通过在BNNS表面上生长CNT来构建三维导热网络,从而进一步实现复合材料导热性能提升。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

基于一维TiO2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

DOI:10.7498/aps.67.20171903
发表时间:2018
2

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

一种光、电驱动的生物炭/硬脂酸复合相变材料的制备及其性能

DOI:10.16085/j.issn.1000-6613.2022-0221
发表时间:2022
3

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
4

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

二维MXene材料———Ti_3C_2T_x在钠离子电池中的研究进展

DOI:10.19964/j.issn.1006-4990.2020-0450
发表时间:2021
5

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

上转换纳米材料在光动力疗法中的研究进展

DOI:
发表时间:2017

田晓娟的其他基金

相似国自然基金

1

氮化硼纳米片的制备及其可调控磁性的研究

批准号:21501103
批准年份:2015
负责人:杜淼
学科分类:B0103
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

超临界CO2流体超声特性研究

批准号:10674048
批准年份:2006
负责人:卢义刚
学科分类:A2307
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
3

利用超临界CO2制备新型纳米复合材料及其在食品安全检测中的应用

批准号:20805030
批准年份:2008
负责人:颜蔚
学科分类:B0404
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
4

用超临界流体制备碳纳米管复合物研究

批准号:50472096
批准年份:2004
负责人:刘志敏
学科分类:E0203
资助金额:25.00
项目类别:面上项目