一种六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法。
技术背景
[0002]氮化硼是一种重要的陶瓷化合物，具有许多优异的物理和化学性能，如高热导率、化学稳定性高、优异的抗氧化性、密度低等，因此在高温、高频、光电子及抗辐射等方面具有广阔的应用前景。氮化硼具有多种结构，主要有六方、立方、三方等。其中六方相氮化硼(^BN)中的B-N键是以5//杂化键合的，与石墨的层状结构非常类似，通常被称为“白石墨”。近年来，石墨烯由于其高比表面等性质在催化领域得到了广泛的应用，与石墨结构类似的FBN同样具有高比表面特性，有利于活性组分的分散，因此六方氮化硼(FBN)也逐渐受到了研宄者的关注。以IBN作为催化剂载体与其他纳米材料进行复合，可望制备出催化活性较高的纳米复合材料，从而提高其在光催化领域的应用。
[0003]目前，氮化硼的制备方法主要有:⑴水/溶剂热法；(2)模板法；(3)有机先驱体法。但是这些制备方法存在一些缺点，例如反应前驱体的性质不稳定，有毒且易爆，对环境和安全构成严重的威胁，同时产品的产率和比表面不是很高。而硼酸-尿素法工艺简单，是制备FBN的重要方法。本申请通过硼酸-尿素工艺制备FBN，并以其作为催化剂载体，复合简单的沉淀法制备出性质稳定的氮化硼/碳酸银纳米材料，在碳酸银耐光腐蚀及光催化降解污染物的方面具有重要的意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种简单的方法制备六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法。以尿素和硼酸为原料，通过常规高温合成制备出IBN纳米片，同时以其作为催化剂的载体，采用简单的沉淀法制备出六方氮化硼/碳酸银纳米复合材料。层状^BN不仅能够有效的提高碳酸银光催化降解污染物的性能，同时抑制了碳酸银的光腐蚀。本发明的制备方法简单，环境污染小，在光催化领域应用具有重要的意义。
[0005]本发明提供种简单的方法制备六方氮化硼陶瓷材料稳定碳酸银半导体的制备方法及其应用，该制备方法通过以下步骤实现:
(O制备石墨相六方氮化硼纳米片:
称量CO (NH2) 2和H 3B04于烧杯中，在超声作用下使其完全溶于去离子水中，然后在磁力搅拌下水浴蒸干溶液，将蒸干后的样品放在氧化铝坩祸中，并将其置于管式炉中，惰性气体氛围中程序升温至煅烧温度，煅烧结束后，自然降温至室温后，研磨，得到石墨相氮化硼；
(2)将步骤(I)制备的石墨相氮化硼超声均匀分散于离子水中，再加入硝酸银，在超声作用下得均匀分散的溶液A ;
(3)向溶液A中逐滴加0.5mol/L的氨水溶液，同时在磁力搅拌下搅拌20min制得溶液
B ； (4)将溶于去离子水的碳酸氢钠溶液逐滴加入到溶液B中，产生黄色沉淀，并在磁力搅拌下持续搅拌，然后离心，得到氮化硼/碳酸银复合沉淀，用去离子水和无水乙醇洗涤、离心，真空干燥，然后研磨得到氮化硼/碳酸银纳米复合物。
[0006]步骤(I)中，所述CO (NH2) 2和H 3B04的物质的量之比为24:1。
[0007]步骤(I)中，所述水浴温度为65 °C。
[0008]步骤(I)中，所述惰性气体为氮气或氩气，所述程序升温的速度为3~8°C /min，所述煅烧温度为700~1100°C，煅烧时间为3~7h。
[0009]步骤(I)中，所述惰性气体为氮气或氩气，所述程序升温的速度为4~7°C /min，煅烧温度为700~1000°C，保持的时间为3~6h。
[0010]步骤(I)中，所述惰性气体为氮气或氩气，所述程序升温的速度为4~6°C /min，煅烧温度为800~1000°C，保持的时间为4~6h。
[0011]步骤(2)中，所述氮化硼和硝酸银的质量比为1:20~1:70，步骤(3)中，所述氨水溶液的体积为0.5~3mL。
[0012]步骤(2)中，所述氮化硼和硝酸银的质量比为1:30~1:60，步骤(3)中，氨水溶液的体积为0.5~2mL。
[0013]步骤(2 )中，所述氮化硼和硝酸银的质量比为1:40-1:50，步骤(3 )中，氨水溶液的体积为 0.5-1.5mL。
[0014]步骤(4)中，所述硝酸银和碳酸氢钠的质量比为2:1~6:1。
[0015]步骤(4)中，所述硝酸银和碳酸氢钠的质量比为3:1~6:1，
步骤(4)中，所述硝酸银和碳酸氢钠的质量比为3:1~5:1。
[0016]步骤(4)中，所述磁力搅拌的时间为0.5~2h。
[0017]步骤(4)中，所述的真空干燥温度为40~60°C，干燥时间为ll~13h。
[0018]本发明制备的产物利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-1R)X射线衍射仪(XRD)对产物的结构和形貌进行分析，以罗丹明B(RhB)溶液为染料污染物进行光催化降解实验，通过紫外-可见分光光度计测量吸光度，以探宄其光催化活性。
[0019]纯碳酸银和氮化硼/碳酸银纳米复合材料的光催化活性实验:
(1)配置浓度为10mg/L的罗丹明B(RhB)溶液，将配好的溶液置于暗处；
(2)称取碳酸银和氮化硼/碳酸银各50mg，分别置于光催化反应器中，然后加入50mL的罗丹明B溶液，暗处磁力搅拌30min使催化剂达到吸附平衡(利用循环水使反应的温度保持在室温)，打开光源，进行光催化降解；
(3)每隔1min取5mL反应器中的光催化降解液，离心后用紫外-可见分光光度计测量溶液的吸光度。
[0020]本发明的方法制备工艺简单、对环境污染小、安全系数高，反应时间短。制备的六方氮化硼纳米片可以作为良好的催化剂载体，在协同催化及稳定半导体方面具有重要的意义。
[0021]本发明的有益效果为:高比表面的石墨相氮化硼作为载体能够有效的提高碳酸银光催化降解污染物的活性，其光催化降解罗丹明B的活性是单纯碳酸银的1.24倍，而且能够降低碳酸银光催化半导体材料的光腐蚀，提高其稳定性，在光催化领域具有广阔的应用前景。
[0022]本发明的方法以尿素和硼酸为原料，在真空管式炉中高温煅烧，得到石墨相的六方氮化硼纳米片。然后以六方氮化硼为载体，以硝酸银、氨水和碳酸氢钠为原料，通过沉淀法，制备出六方氮化硼/碳酸银纳米粒子复合物。
【附图说明】
[0023]图1为实施案例I所制备的六方氮化硼的透射电镜图和扫描电镜图。
[0024]图2为实施案例I所制备的六方氮化硼的红外光谱图。
[0025]图3为实施案例I所制备的碳酸银和氮化硼/碳酸银复合材料的扫描电镜图。
[0026]图4为实施案例I所制备的六方氮化硼/碳酸银复合材料的EDS分析结果。
[0027]图5为实施案例I所制备的六方氮化硼和氮化硼/碳酸银复合材料的XRD图。
[0028]图6为纯碳酸银和氮化硼/碳酸银纳米复合物光催化降解罗丹明B(RhB)溶液的时间-降解率关系图。
[0029]图7为氮化硼/碳酸银纳米复合物光催化降解循环四次后的XRD图。
【具体实施方式】
[0030]实施案例I六方氮化硼和氮化硼/碳酸银纳米复合材料的制备
将摩尔比为24:1的CO (NH2) 2和H忑04放入烧杯中，在超声作用下使其完全溶于去离子水中，然后在磁力搅拌下65°C水浴蒸干溶液，然后将蒸干后的样品放在氧化铝坩祸中，在将其置于管式炉中，在氮气的氛围中，以5°C /min的速度升温到900°C，并且保持5h，待管式炉的温度降到室温后取出样品进行研磨得到白色氮化硼粉末。
[0031]取0.015g的石墨相氮化硼在超声作用下均匀分散于去离子水中，然后加入0.6163g的硝酸银，在超声作用下得到均匀分散的溶液，在磁力搅拌下逐滴加入ImL的0.5mol/L氨水溶液，搅拌20min后，将溶于去离子水的0.1524g的碳酸氢钠的溶液逐滴加入到上述溶液中，并持续搅拌I h，反应完成后将溶液进行离心，然后用去离子水和无水乙醇洗涤多次后，在50°C真空干燥箱中干燥12h，然后研磨得到氮化硼/碳酸银纳米复合材料。
[0032]实施案例2六方氮化硼和氮化硼/碳酸银纳米复合材料的制备
将摩尔比为24:1的CO (NH2) 2和H忑04放入烧杯中，在超声作用下使其完全溶于去离子水中，然后在磁力搅拌下65°C水浴蒸干溶液，然后将蒸干后的样品放在氧化铝坩祸中，在将其置于管式炉中，在氮气的氛围中，以3°C /min的速度升温到700°C，并且保持3h，待管式炉的温度降到室温后取出样品进行研磨得到白色氮化硼粉末。
[0033]取0.03g的石墨相氮化硼在超声作用下均匀分散于去离子水中，然后加入0.6163g的