本发明涉及二维纳米材料制造技术领域，具体涉及一种以浓硫酸为插层剂制备单层或寡层氮化硼纳米片的方法。
背景技术：
六方氮化硼(h-bn)与石墨的结构类似，属于层状结构，其颜色为白色，故有“白石墨”之称。h-bn层内硼原子(b)与氮原子(n)以共价键结合，而层与层之间主要以范德华力结合，同时存在lip-lip键作用，因此块体bn纳米材料更难以剥离。六方氮化硼具有良好的物理化学特性，例如宽带隙(5.9ev)、高导热性(陶瓷中最好的导热材料之一)、耐高温(真空条件下能耐2000℃)、高强度(弹性模量为160pa·m，稍微比石墨烯202pa·m稍低)、强抗氧化性(抗氧化温度达900℃)、低热膨胀系数(10-6)、良好的中子吸收能力、可透波性(可透微波和红外线)、良好的抗磨减摩特性及高温绝缘性(2000℃时104ω·cm)、化学性质稳定(与无机酸、碱及氧化剂不发生反应，对几乎所有的熔融金属都呈化学惰性)等。这些良好的物化性能使其在严苛环境下具有非常好的应用前景，例如在陶瓷、涂层、催化、电子、储能、润滑、复合材料等领域具有巨大的应用价值。
2004年石墨烯的成功制备改变了人们对单层二维纳米片不存在的认识，随后以bn与mos2为代表二维纳米片状材料成为研究热点。2008年pacilé等人首先采用微机械剥离法成功地制备出了寡层氮化硼纳米片，之后许多研究者采用不同的方法也成功制备出了bn纳米片，比如机械剥离法(球磨法、流体剥离法、等离子体刻蚀法、通过激光刻蚀多层氮化硼纳米管法)、超声辅助溶剂法、固相反应合成法、化学气相沉积法、液相剥离法、冷冻法等，但上述方法或多或少存在着产率低、反应条件难以控制、难以规模化放大、成本昂贵、bn纳米片尺寸小等缺点，不利于bn纳米片的规模化生产及应用，因此，开发具有廉价、温和有效地剥离高质量bn纳米片新方法具有重要意义和实用价值。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种以浓硫酸为插层剂制备单层或寡层氮化硼纳米片的方法，以解决六方氮化硼难剥离、难以规模化生产及氮化硼纳米片质量差等技术问题，具有设备简单、操作简便、产率较高、产品质量好、可实现规模化生产等优点。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种以浓硫酸为插层剂制备单层或寡层氮化硼纳米片的方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将市售的块体氮化硼原料与浓硫酸(98wt％)均匀混合，搅拌，使浓硫酸插入氮化硼层间，得到均匀混合溶液；
(2)搅拌结束后，将均匀混合溶液快速倒入定量超纯水中，进行超声分散，得到氮化硼分散液；
(3)将氮化硼分散液经抽滤，洗涤至抽滤液ph值为6～8后，再将滤渣均匀地分散到超纯水中，得到均匀分散液；
(4)将均匀分散液静置，去除大块未被剥离的氮化硼，取上层清液，即得到氮化硼纳米片分散液；
(5)将氮化硼纳米片分散液中的氮化硼纳米片分离(通过抽滤或离心方式)出来，干燥，即得到产品氮化硼纳米片。
根据以上方案，所述块体氮化硼原料的粒径为5～7μm，所述块体氮化硼原料与浓硫酸的混合比为：每1ml浓硫酸中加入0.01～0.30g块体氮化硼原料。
根据以上方案，所述搅拌为磁力搅拌，转速为200～2000rpm，搅拌时间为3～24h。
根据以上方案，所述超声分散的时间为10～60min，超声功率为150w。
根据以上方案，所述静置的时间为12～72h。
根据以上方案，所述干燥的温度为40～80℃，时间6～12h。
本发明的方法为热膨胀法，其基本原理为：在不断搅拌的条件下，浓硫酸分子能够逐渐插入到六方氮化硼层间，使得氮化硼层间距拉大，层与层之间的范德华力减弱，再将浓硫酸与氮化硼混合液快速倒入到去离子水中，浓硫酸稀释放出大量的热，产生的热效应作用可使得氮化硼发生剥离，从而得到单层或寡层(2～10层)的氮化硼纳米片。
本发明采用的浓硫酸主要有两个作用：一是浓硫酸分子具有插层作用，可以进入到氮化硼层间化合物中，二是浓硫酸在稀释过程中会放出大量的热，使氮化硼层间发生剥离。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所用采用的搅拌、分散、抽滤、干燥等设备均为常用化工设备，设备简单，操作简便，整个制备过程工艺条件温和、容易控制，反应时间短，成本低，不需要复杂昂贵的生产设备，环境友好，可以实现规模化生产；
(2)本发明得到的氮化硼纳米片产率较高(可达14.3％)，氮化硼纳米片厚度可达单层至几层，厚度可达1～2nm，长宽约1μm，质量较好；
(3)本发明为氮化硼纳米片的规模化制备提供了一种新方法，为研究及应用氮化硼纳米片奠定了下基础。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的氮化硼纳米片产品的tem图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明的技术方案进行说明。
实施例1，见图1：
本发明提供一种以浓硫酸为插层剂制备单层或寡层氮化硼纳米片的方法，包括如下步骤：
(1)室温下，将市售的块体氮化硼原料(粒径5-7μm)与浓硫酸(98wt％)均匀混合，搅拌搅拌9h，使浓硫酸插入氮化硼层间，得到均匀混合溶液；
(2)搅拌结束后，将均匀混合溶液快速倒入500ml超纯水中，进行超声分散30min，得到氮化硼分散液；
(3)将氮化硼分散液经抽滤，洗涤至抽滤液ph值为7后，再将滤渣均匀地分散到500ml超纯水中，得到均匀分散液；
(4)将均匀分散液静置24h，去除大块未被剥离的氮化硼，取上层清液，即得到氮化硼纳米片分散液；
(5)将氮化硼纳米片分散液中的氮化硼纳米片通过抽滤方式分离出来，在60℃下干燥10h，即得到产品氮化硼纳米片。测其产率为11.1％。
为了比较本发明方法的效果，将块体氮化硼原料直接分散到同样量的超纯水中，静置24h后，原料氮化硼分散液不能稳定存在，出现了明显分层，而氮化硼纳米片分散液能很稳定存在。
采用透射电镜(tem)对所得氮化硼样品进行了分析，如图1所示，由tem图可知，氮化硼纳米片片层很薄，尺寸可达到亚微米级别，片层褶皱，与石墨烯观测的形貌相似，黑色区域为纳米片重叠区域，电子花样衍射说明样品仍为六方晶体，氮化硼的六方晶体结构没有被破坏。
实施例2：
如实例1所述，所不同的是：将0.5g市售的氮化硼块体原料(5-7μm)与10ml浓硫酸(98wt％)均匀混合搅拌9h。测其产率为14.3％。
实施例3：
如实例1所述，所不同的是：将1.0g市售的氮化硼块体原料(5-7μm)与10ml浓硫酸(98wt％)均匀混合搅拌6h。测其产率为9.2％。
实施例4：
如实例1所述，所不同的是：将1.0g市售的bn块体原料(5-7μm)与10ml浓硫酸(98wt％)均匀混合搅拌6h。测其产率为14.1％。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的相关技术人员应当理解：可以对本发明进行修改或者同等替换，但不脱离本发明精神和范围的任何修改和局部替换均应涵盖在本发明的权利要求范围内。