一種六方氮化硼陶瓷材料穩定碳酸銀半導體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料制備技術領域，具體涉及一種六方氮化硼陶瓷材料穩定碳酸銀半導體的制備方法。
技術背景
[0002]氮化硼是一種重要的陶瓷化合物，具有許多優異的物理和化學性能，如高熱導率、化學穩定性高、優異的抗氧化性、密度低等，因此在高溫、高頻、光電子及抗輻射等方面具有廣闊的應用前景。氮化硼具有多種結構，主要有六方、立方、三方等。其中六方相氮化硼(^BN)中的B-N鍵是以5//雜化鍵合的，與石墨的層狀結構非常類似，通常被稱為“白石墨”。近年來，石墨烯由于其高比表面等性質在催化領域得到了廣泛的應用，與石墨結構類似的FBN同樣具有高比表面特性，有利于活性組分的分散，因此六方氮化硼(FBN)也逐漸受到了研宄者的關注。以IBN作為催化劑載體與其他納米材料進行復合，可望制備出催化活性較高的納米復合材料，從而提高其在光催化領域的應用。
[0003]目前，氮化硼的制備方法主要有:⑴水/溶劑熱法；(2)模板法；(3)有機先驅體法。但是這些制備方法存在一些缺點，例如反應前驅體的性質不穩定，有毒且易爆，對環境和安全構成嚴重的威脅，同時產品的產率和比表面不是很高。而硼酸-尿素法工藝簡單，是制備FBN的重要方法。本申請通過硼酸-尿素工藝制備FBN，并以其作為催化劑載體，復合簡單的沉淀法制備出性質穩定的氮化硼/碳酸銀納米材料，在碳酸銀耐光腐蝕及光催化降解污染物的方面具有重要的意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種簡單的方法制備六方氮化硼陶瓷材料穩定碳酸銀半導體的制備方法。以尿素和硼酸為原料，通過常規高溫合成制備出IBN納米片，同時以其作為催化劑的載體，采用簡單的沉淀法制備出六方氮化硼/碳酸銀納米復合材料。層狀^BN不僅能夠有效的提高碳酸銀光催化降解污染物的性能，同時抑制了碳酸銀的光腐蝕。本發明的制備方法簡單，環境污染小，在光催化領域應用具有重要的意義。
[0005]本發明提供種簡單的方法制備六方氮化硼陶瓷材料穩定碳酸銀半導體的制備方法及其應用，該制備方法通過以下步驟實現:
(O制備石墨相六方氮化硼納米片:
稱量CO (NH2) 2和H 3B04于燒杯中，在超聲作用下使其完全溶于去離子水中，然后在磁力攪拌下水浴蒸干溶液，將蒸干后的樣品放在氧化鋁坩禍中，并將其置于管式爐中，惰性氣體氛圍中程序升溫至煅燒溫度，煅燒結束后，自然降溫至室溫后，研磨，得到石墨相氮化硼；
(2)將步驟(I)制備的石墨相氮化硼超聲均勻分散于離子水中，再加入硝酸銀，在超聲作用下得均勻分散的溶液A ;
(3)向溶液A中逐滴加0.5mol/L的氨水溶液，同時在磁力攪拌下攪拌20min制得溶液
B ； (4)將溶于去離子水的碳酸氫鈉溶液逐滴加入到溶液B中，產生黃色沉淀，并在磁力攪拌下持續攪拌，然后離心，得到氮化硼/碳酸銀復合沉淀，用去離子水和無水乙醇洗滌、離心，真空干燥，然后研磨得到氮化硼/碳酸銀納米復合物。
[0006]步驟(I)中，所述CO (NH2) 2和H 3B04的物質的量之比為24:1。
[0007]步驟(I)中，所述水浴溫度為65 °C。
[0008]步驟(I)中，所述惰性氣體為氮氣或氬氣，所述程序升溫的速度為3~8°C /min，所述煅燒溫度為700~1100°C，煅燒時間為3~7h。
[0009]步驟(I)中，所述惰性氣體為氮氣或氬氣，所述程序升溫的速度為4~7°C /min，煅燒溫度為700~1000°C，保持的時間為3~6h。
[0010]步驟(I)中，所述惰性氣體為氮氣或氬氣，所述程序升溫的速度為4~6°C /min，煅燒溫度為800~1000°C，保持的時間為4~6h。
[0011]步驟(2)中，所述氮化硼和硝酸銀的質量比為1:20~1:70，步驟(3)中，所述氨水溶液的體積為0.5~3mL。
[0012]步驟(2)中，所述氮化硼和硝酸銀的質量比為1:30~1:60，步驟(3)中，氨水溶液的體積為0.5~2mL。
[0013]步驟(2 )中，所述氮化硼和硝酸銀的質量比為1:40-1:50，步驟(3 )中，氨水溶液的體積為 0.5-1.5mL。
[0014]步驟(4)中，所述硝酸銀和碳酸氫鈉的質量比為2:1~6:1。
[0015]步驟(4)中，所述硝酸銀和碳酸氫鈉的質量比為3:1~6:1，
步驟(4)中，所述硝酸銀和碳酸氫鈉的質量比為3:1~5:1。
[0016]步驟(4)中，所述磁力攪拌的時間為0.5~2h。
[0017]步驟(4)中，所述的真空干燥溫度為40~60°C，干燥時間為ll~13h。
[0018]本發明制備的產物利用透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜儀(FT-1R)X射線衍射儀(XRD)對產物的結構和形貌進行分析，以羅丹明B(RhB)溶液為染料污染物進行光催化降解實驗，通過紫外-可見分光光度計測量吸光度，以探宄其光催化活性。
[0019]純碳酸銀和氮化硼/碳酸銀納米復合材料的光催化活性實驗:
(1)配置濃度為10mg/L的羅丹明B(RhB)溶液，將配好的溶液置于暗處；
(2)稱取碳酸銀和氮化硼/碳酸銀各50mg，分別置于光催化反應器中，然后加入50mL的羅丹明B溶液，暗處磁力攪拌30min使催化劑達到吸附平衡(利用循環水使反應的溫度保持在室溫)，打開光源，進行光催化降解；
(3)每隔1min取5mL反應器中的光催化降解液，離心后用紫外-可見分光光度計測量溶液的吸光度。
[0020]本發明的方法制備工藝簡單、對環境污染小、安全系數高，反應時間短。制備的六方氮化硼納米片可以作為良好的催化劑載體，在協同催化及穩定半導體方面具有重要的意義。
[0021]本發明的有益效果為:高比表面的石墨相氮化硼作為載體能夠有效的提高碳酸銀光催化降解污染物的活性，其光催化降解羅丹明B的活性是單純碳酸銀的1.24倍，而且能夠降低碳酸銀光催化半導體材料的光腐蝕，提高其穩定性，在光催化領域具有廣闊的應用前景。
[0022]本發明的方法以尿素和硼酸為原料，在真空管式爐中高溫煅燒，得到石墨相的六方氮化硼納米片。然后以六方氮化硼為載體，以硝酸銀、氨水和碳酸氫鈉為原料，通過沉淀法，制備出六方氮化硼/碳酸銀納米粒子復合物。
【附圖說明】
[0023]圖1為實施案例I所制備的六方氮化硼的透射電鏡圖和掃描電鏡圖。
[0024]圖2為實施案例I所制備的六方氮化硼的紅外光譜圖。
[0025]圖3為實施案例I所制備的碳酸銀和氮化硼/碳酸銀復合材料的掃描電鏡圖。
[0026]圖4為實施案例I所制備的六方氮化硼/碳酸銀復合材料的EDS分析結果。
[0027]圖5為實施案例I所制備的六方氮化硼和氮化硼/碳酸銀復合材料的XRD圖。
[0028]圖6為純碳酸銀和氮化硼/碳酸銀納米復合物光催化降解羅丹明B(RhB)溶液的時間-降解率關系圖。
[0029]圖7為氮化硼/碳酸銀納米復合物光催化降解循環四次后的XRD圖。
【具體實施方式】
[0030]實施案例I六方氮化硼和氮化硼/碳酸銀納米復合材料的制備
將摩爾比為24:1的CO (NH2) 2和H忑04放入燒杯中，在超聲作用下使其完全溶于去離子水中，然后在磁力攪拌下65°C水浴蒸干溶液，然后將蒸干后的樣品放在氧化鋁坩禍中，在將其置于管式爐中，在氮氣的氛圍中，以5°C /min的速度升溫到900°C，并且保持5h，待管式爐的溫度降到室溫后取出樣品進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聲作用下均勻分散于去離子水中，然后加入0.6163g的硝酸銀，在超聲作用下得到均勻分散的溶液，在磁力攪拌下逐滴加入ImL的0.5mol/L氨水溶液，攪拌20min后，將溶于去離子水的0.1524g的碳酸氫鈉的溶液逐滴加入到上述溶液中，并持續攪拌I h，反應完成后將溶液進行離心，然后用去離子水和無水乙醇洗滌多次后，在50°C真空干燥箱中干燥12h，然后研磨得到氮化硼/碳酸銀納米復合材料。
[0032]實施案例2六方氮化硼和氮化硼/碳酸銀納米復合材料的制備
將摩爾比為24:1的CO (NH2) 2和H忑04放入燒杯中，在超聲作用下使其完全溶于去離子水中，然后在磁力攪拌下65°C水浴蒸干溶液，然后將蒸干后的樣品放在氧化鋁坩禍中，在將其置于管式爐中，在氮氣的氛圍中，以3°C /min的速度升溫到700°C，并且保持3h，待管式爐的溫度降到室溫后取出樣品進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聲作用下均勻分散于去離子水中，然后加入0.6163g的