专利名称：一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种一步法无模板低温制备多孔氮化硼的技术，属于无机非金属材料技术领域。
背景技术：
多孔材料是一类重要的材料，可广泛用于催化剂载体、化学过滤提纯、有机物分离、气 体吸附剂、光电子器件等领域。常用的多孔氧化物载体，如氧化铝、氧化硅和沸石，导热性 能很差且易受水蒸气影响，而多孔碳载体虽然具有高的孔隙率、大的比表面积、优异的吸附 性能和高的表面反应活性，但是使用温度一旦超过25(TC将发生氧化甚至燃烧，因此只能在 低温下使用。
六方氮化硼具有与石墨相似的结构，其热稳定性和化学稳定性高，导热性能良好，抗氧 化温度达到800'C以上，因此多孔氮化硼是一种优异的高温催化剂载体材料。现有多孔氮化
硼制备技术主要包括(1)模板法；(2)自蔓延高温合成法；(3)气溶胶合成法；(4)有机
物真空裂解法；(5)活性碳模板取代法；(6) BBr3，NH4Cl与Al粉反应法，其中模板法是 制备多孔氮化硼应用最多的方法，需要预先加工模板，最后再除去模板，不仅工艺过程复杂， 而且反应温度高；BBr3，NH4Cl与Al粉反应法制备多孔氮化硼虽然温度低(50(TC)，但BBr3 价格高，极易水解且腐蚀性强其它的多孔氮化硼制备方法则需要在高温下进行，时间长。 因此探索经济实用的无模板低温制备多孔氮化硼技术具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有多孔氮化硼制备技术的不足，而提供了一种一步法无模板低温制备 多孔氮化硼的工艺。
本发明解决问题采取的技术方案是-
一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其特征是，以硼氢化钠或硼氢化钾为硼源，以尿 素或硫脲或氨基硫脲为氮源，按比例称取硼源和氮源，将硼源和氮源混合均匀后置于反应釜中加 热到500-600。C,使硼源和氮源发生反应，保温5-10小时后自然冷却至室温，最后经除杂干燥制 得多孔氮化硼。
所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其中所述的硼源和氮源的摩尔比为1:
1~1,5。
所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其中所述的反应釜在加热前先密封。 所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其中所述的除杂是先用无水乙醇清洗并抽滤，再用去离子水清洗并抽滤。
所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其中所述的干燥是在50'C 6(TC温度 下烘干8 10小时。
本发明所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺得到的多孔氮化硼的X-射线衍射图如 图l，图中各衍射峰与六方氮化硼相吻合，晶格常数为a=2.462， c=6,740A。多孔氮化硼的形貌如 图2，图3。多孔氮化硼的等温吸附/脱附曲线和孔径分布如图4，多孔氮化硼的比表面积为274 m2/g, 孔径分布均匀，主要集中5nm左右。多孔氮化硼的热分析曲线如图5，热稳定性较高，在800'C以 上才开始发生氧化。
本发明所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼工艺的优点是
(1) 制备的多孔氮化硼的比表面积为274m"g，孔径分布均匀，主要集中5nm左右，多孔氮 化硼的产率高，大于60%，热稳定性较高，在80(TC以上才开始发生氧化；
(2) 反应物价格低廉，反应温度低，反应时间短，节约能源，反应过程不使用模板，操 作简单，可重复性好，无污染，残余反应物和反应副产物易清除，有利于多孔氮化硼的大量 生产。
图1是本发明实施例2制得产物的X-射线衍射图2是本发明实施例2制得产物的TEM图像
图3是本发明实施例5制得产物的TEM图像；
图4是本发明实施例2制得产物的吸附等温线；
图5是本发明实施例2制得产物的孔径分布图6是本发明实施例2制得产物的热分析图。
具体实施例方式
下面通过具体实施方式
和实施例进一步说明本发明。 实施例l
通过硼氢化钠和尿素反应制备多孔氮化硼。用天平称取1.53 g硼氢化钠，1.2 g尿素，装入 不锈钢反应釜中，反应釜密封后，在加热炉中加热到600'C，保温10小时后关闭加热炉，使反应 釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在5(TC下烘干8小 时后得到灰白色粉末。 实施例2
通过硼氢化钠和尿素反应制备多孔氮化硼。用天平称取1.53g硼氢化钠，1,2g尿素，装入不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到550'C,保温10小时后关闭加热炉，使反应 釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在50'C下烘干8小 时后得到灰白色粉末。 实施例3
通过硼氢化钾和尿素反应制备多孔氮化硼。用天平称取2.2 g硼氢化钾，1.2 g尿素，装入 不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到55(TC，保温IO小时后关闭加热炉，使反应 釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在5(TC下烘干8小 时后得到灰白色粉末。 实施例4
通过硼氢化钠和硫脲反应制备多孔氮化硼。用天平称取1. 53 g硼氢化钠，1. 54g硫脲，装入 不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到60(TC，保温IO小时后关闭加热炉，使反应 釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在50'C下烘干8小 时后得到灰白色粉末。 实施例5
通过硼氢化钠和硫脲反应制备多孔氮化硼。用天平称取1. 53g硼氢化钠，1. 54 g硫脲，装入 不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到550r,保温IO小时后关闭加热炉，使反应 釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在50'C下烘干8小 时后得到灰白色粉末。 实施例6
通过硼氢化钾和硫脲反应制备多孔氮化硼。用天平称取2.2g硼氢化钾，1.54g硫脲，装入 不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到55(TC，保温10小时后关闭加热炉，使反应 釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在50"C烘干8小时 后得到灰白色粉末。 实施例7
通过硼氢化钠和氨基硫脲反应制备多孔氮化硼。用天平称取1. 53g硼氢化钠，1. 83g氨基硫脲， 装入不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到50(TC，保温8小时后关闭加热炉，使反 应釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在60。C下烘干8 小时后得到灰白色粉末。 实施例8
通过硼氢化钾和氨基硫脲反应制备多孔氮化硼。用天平称取2, 2 g硼氢化钾，1。 83g氨基硫脲，装入不锈钢反应釜中，反应釜封紧后，在加热炉中加热到550'C，保温5小时后关闭加热炉，使反 应釜在炉中自然冷却到室温。反应产物经无水乙醇、去离子水清洗，然后将产物在5(TC下烘干10 小时后得到灰白色粉末。
权利要求
1、一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其特征是，以硼氢化钠或硼氢化钾为硼源，以尿素或硫脲或氨基硫脲为氮源，按比例称取硼源和氮源，将硼源和氮源混合均匀后置于反应釜中加热到500-600℃，使硼源和氮源发生反应，保温5-10小时后自然冷却至室温，最后经除杂干燥制得多孔氮化硼。
2、 按照权利要求l所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其特征是，所述的硼源和氮源的摩尔比为1: 1~1.5。
3、 按照权利要求l所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其特征是，所述的 反应釜在加热前先密封。
4、 按照权利要求1所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其特征是，所述的 除杂是先用无水乙醇清洗并抽滤，再用去离子水清洗并抽滤。
5、 按照权利要求1所述的一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，其特征是，所述的 干燥是在5(TC 6(TC温度下烘干8 10小时。
全文摘要
本发明公开了一种一步法无模板低温制备多孔氮化硼的工艺，以硼氢化钠或硼氢化钾为硼源，以尿素或硫脲或氨基硫脲为氮源，按比例称取硼源和氮源，将硼源和氮源混合均匀后于反应釜中加热到500-600℃，使硼源和氮源发生反应，保温5-10小时后自然冷却至室温，最后经除杂干燥制得多孔氮化硼。该种制备工艺反应物价格低廉，反应温度低，反应时间短，节约能源，反应过程不使用模板，操作简单，可重复性好，无污染，残余反应物和反应副产物易清除，有利于多孔氮化硼的大量生产，且多孔氮化硼的产率高，热稳定性较高。
文档编号C01B21/064GK101602497SQ200910016679
公开日2009年12月16日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者孟祥林, 波 张, 朱慧灵, 白玉俊, 韩福东 申请人:山东大学