صفحه اصلی > نمایشگاه > محتوای

تهیه نانو ورقه های نیترید بور با تبلور بالا با سلب آب گرمابی به کمک اولتراسونیک

Feb 24, 2021

در سالهای اخیر ، ویژگیهای منحصر به فرد و کاربردهای گسترده تک لایه های گرافن ، علاقه بسیاری از محققان را برای کاوش مواد دو بعدی برانگیخته است. در طیف گسترده ای از مواد دو بعدی ،نیترید بور شش ضلعی (h-BN)نانو ورق ها ساختار مشابه گرافن دارند و از پایداری شیمیایی خوبی برخوردار هستند ، از ویژگی های مکانیکی و حرارتی بسیار خوبی برخوردار هستند. اگرچه ساختار نانو ورق های نیترید بور شش ضلعی (BNNS) مشابه ساختار گرافن است ، فعل و انفعال پیوند یونی بین لایه های h-BN (یعنی تعامل لب لب) قوی است ، که باعث می شود روش سنتز گرافن (مانند روش هامر) بتواند مستقیماً برای تهیه BNNS استفاده نشود. پس از سالها تلاش ، چندین روش بهبودیافته برای تهیه BNNS گزارش شده است ، از جمله آسیاب گلوله ای مکانیکی ، سلب مایعات و رسوب بخار شیمیایی. با این حال ، آسیاب گلوله ای مکانیکی با استفاده از نیروی برشی برای خرد کردن پودر BN باعث آسیب زیادی به لامه ها و تبلور پایین تر می شود. BNNS با پراکندگی خوب را می توان با استفاده از محلول خاص به عنوان محیط آسیاب توپی بدست آورد ، اما مقدار مشخصی از ناخالصی ها نیز می تواند وارد شود. روش سنتی لایه برداری مایع با استفاده از سونوگرافی با قدرت بالا باعث آسیب به صفحات نانو می شود و نمی تواند BNNS هایی با اندازه عرضی بزرگ و چند لایه بدست آورد ، که کاربردهای زیادی را محدود می کند. یکی دیگر از روش های معمول سلب مایع ، روش هیدروترمال است که معمولاً از هیدروکسید مذاب استفاده می شود که جدا کردن آن از BNNS های سلب شده دشوار است و در نتیجه فرآیند دست و پا گیر و ناخالصی های باقیمانده ایجاد می شود. بنابراین ، یافتن یک روش سنتز کم هزینه و کارآمد برای بدست آوردن BNNS با تبلور بالا و اندازه عرضی بسیار مهم است.

در این مقاله ، یک روش هیدروترمال با کمک اولتراسونیک کم مصرف برای تهیه BNNS با تبلور بالا و اندازه عرضی بزرگ پیشنهاد شده است. با کمک فشار حاصل از فرآیند هیدروترمال می توان محلول را در لایه h-BN غوطه ور کرد. با کمک انرژی مافوق صوت ، حباب های میکرون یا مایع غوطه ور در لایه تحت اختلال فشار فرو می ریزند ، و باعث می شود که h-BN فله به BNNS تبدیل شود. از آنجا كه كشش سطح الكتريك بوتیل مشابه با BNNS است و محلول فرار است ، از هرگونه ناخالصی در BNNS جلوگیری می شود. بنابراین ، از محلول آبی 60٪ ترك بوتیل الكل برای حذف h-BN استفاده شد. نتایج نشان می دهد که با این روش نیترید بور یک لایه یا چند لایه بدون نقص می توان بدست آورد و عملکرد اولیه 68/1 درصد وزنی پودر h-BN اصلی است. با بازیابی رسوب می توان عملکرد را به 3 درصد وزن افزایش داد.

_20210224085349

شکل 1 نمودار شماتیک BNNSs تهیه شده توسط سلب هیدروترمال به کمک اولتراسونیک

_20210224085425

شکل 2 SEM (الف) پودر اصلی h-BN و (ب) رسوب سانتریفیوژ پس از درمان گرمابی با کمک اولتراسونیک

_20210224085932

شکل 3 TEM و بذرهای bnn تهیه شده توسط تیمار هیدروترمال با کمک اولتراسونیک

_20210224090043

TEM و بذر BNNS های تهیه شده توسط تیمار اولتراسونیک (a ، b) و تیمار گرمابی (C ، d)