一种槲皮素改性六方氮化硼纳米片及其制备方法和应用

本发明涉及纳米材料表面改性，具体涉及一种槲皮素改性六方氮化硼纳米片及其制备方法和应用。

背景技术：

1、六方氮化硼纳米片具有优异的导热性、电绝缘性、机械性能和化学稳定性，在热管理材料、柔性电子器件等领域具有广阔的应用前景。然而，六方氮化硼纳米片片层之间存在较强的范德华力，且其表面化学惰性高，导致纳米片极易团聚，难以在基体中均匀分散。为解决这一问题，通常需要对六方氮化硼纳米片进行表面功能化修饰。

2、现有的表面功能化修饰方法主要包括共价修饰和非共价修饰两大类，但大多存在步骤繁琐、需使用有机溶剂、剥离与功能化分步进行等缺点。近年来，利用天然生物分子（如单宁酸、壳聚糖等）对六方氮化硼纳米片进行修饰因其绿色环保、反应条件温和等优势受到关注。然而，现有修饰剂制备得到的改性六方氮化硼纳米片仍有一定的团聚现象存在，热稳定性和分散稳定性都有待提高。

3、因此，开发一种能够同步实现六方氮化硼剥离与表面功能化的方法，并提高改性六方氮化硼纳米片的热稳定性和分散稳定性，具有重要意义。

技术实现思路

1、为了解决上述现有技术中改性六方氮化硼纳米片热稳定性和分散稳定性不足、功能化步骤复杂的技术问题，本发明提供一种槲皮素改性六方氮化硼纳米片及其制备方法和应用。

2、本发明通过以下技术方案实现：

3、第一方面，本发明提供一种槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将六方氮化硼粉末与槲皮素混合，进行球磨；

5、（2）将球磨后的产物进行洗涤以去除游离的槲皮素；

6、（3）将洗涤后所得固体分散于水中，经超声剥离处理，得到槲皮素改性六方氮化硼纳米片分散液；

7、（4）槲皮素改性六方氮化硼纳米片分散液进行冷冻干燥，得到槲皮素改性六方氮化硼纳米片粉末。

8、优选的，步骤（1）中，所述六方氮化硼粉末与槲皮素的质量比为1:（2~10）。

9、进一步的，所述六方氮化硼粉末与槲皮素的质量比为1:（2~5）。

10、优选的，步骤（1）中，球磨时间为6~18小时。

11、进一步的，球磨时间为6~12小时。

12、优选的，步骤（2）中，洗涤采用的洗剂为无水乙醇。

13、进一步的，步骤（2）中，洗涤次数为8~16次。

14、优选的，步骤（3）中，超声功率为900~2400 w，超声时间为1~1.5 小时。

15、第二方面，本发明提供一种采用如上所述的制备方法得到的槲皮素改性六方氮化硼纳米片。

16、第三方面，本发明提供一种所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片在制备导热材料、热界面材料、柔性电子器件或防腐涂层中的应用。

17、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

18、本发明通过将六方氮化硼粉末与槲皮素混合后进行球磨，使槲皮素在球磨过程中同步接枝于六方氮化硼表面，并经超声处理进一步剥离为少层纳米片，实现了六方氮化硼的剥离与表面功能化的同步完成。槲皮素分子中含有丰富的酚羟基，能够在机械球磨提供的能量下与六方氮化硼表面发生反应形成b-o共价键，牢固锚定于纳米片表面，同时槲皮素的刚性分子结构赋予其良好的空间位阻效应，有效阻止纳米片的再团聚，显著提高了改性纳米片在基体中的分散稳定性和热稳定性。本发明整个制备过程无需使用有毒有害化学试剂，以水为分散介质，绿色环保，操作简便。

19、进一步的，本发明通过将六方氮化硼粉末与槲皮素的质量比控制在1:（2~10）范围内，确保了槲皮素相对于六方氮化硼过量，一方面为六方氮化硼表面接枝提供充足的槲皮素分子，使表面接枝密度达到饱和或近饱和状态，另一方面过量的槲皮素在球磨过程中起到研磨介质和分散剂的作用，有利于六方氮化硼的层间剥离。在此质量比范围内，槲皮素的接枝密度随比例增加而显著提升，当达到1:5时接枝已接近饱和，继续增加槲皮素用量对接枝密度的提升不明显，因此更优选1:（2~5），既确保了充分的接枝效果，又避免了原料的浪费，兼顾了产品性能与生产成本。

20、进一步的，本发明通过将球磨时间控制在6~18小时，确保了机械能对六方氮化硼层间结构的充分作用，进一步优选6~12小时既能保证充分剥离和高效接枝，又能避免过度球磨对纳米片结构的破坏，确保了产物的结构完整性和性能一致性。

21、进一步的，本发明采用无水乙醇作为洗涤剂去除游离的槲皮素，利用槲皮素在乙醇中良好的溶解性实现游离多酚与接枝多酚的有效分离；相比于丙酮、氯仿等有机溶剂，乙醇毒性更低、成本更低、易于回收利用，符合绿色环保的制备理念。

22、进一步的，本发明通过将超声功率控制在900~2400 w，实现了纳米片的充分剥离与良好分散。超声功率过低空化效应不足以有效分离六方氮化硼的层间结构，超声功率过高会破坏部分纳米片，在本发明的超声功率范围内可以保证良好剥离效果和分散稳定性的同时，避免过度超声对纳米片尺寸和性能的负面影响。

23、本发明制备的槲皮素改性六方氮化硼纳米片，其表面通过b-o共价键牢固接枝槲皮素分子，在热稳定性和分散稳定性两个关键性能指标上均实现了显著提升。

24、本发明提供的槲皮素改性六方氮化硼纳米片具有优异的导热性、电绝缘性、分散稳定性和热稳定性，可以用于制备导热材料、热界面材料、柔性电子器件或防腐涂层，具有广泛的工业应用前景。

1.一种槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述六方氮化硼粉末与槲皮素的质量比为1:（2~10）。

3.根据权利要求2所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，所述六方氮化硼粉末与槲皮素的质量比为1:（2~5）。

4.根据权利要求1所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，球磨时间为6~18小时。

5.根据权利要求4所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，球磨时间为6~12小时。

6.根据权利要求1所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，洗涤采用的洗剂为无水乙醇。

7.根据权利要求6所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，洗涤次数为8~16次。

8.根据权利要求1所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，超声功率为900~2400 w，超声时间为1~1.5 小时。

9.采用权利要求1~8任一项所述的制备方法得到的槲皮素改性六方氮化硼纳米片。

10.权利要求9所述的槲皮素改性六方氮化硼纳米片在制备导热材料、热界面材料、柔性电子器件或防腐涂层中的应用。