石墨烯和氮化硼由于其理想的化学和物理性质，在聚合物基质中作为填料和光催化剂显示出巨大的潜力。然而，它们的广泛使用是有限的，因为经济大规模生产仍然是一个挑战。
研究：使用单宁酸基液相剥离的生物相位功能化少层石墨烯/氮化硼纳米片杂化物的一步绿色生产。图片来源：ktsdesign/Shutterstock.com
考虑到这一点，一种生产由氮化硼和单宁酸制成的生物相容性纳米复合的新方法发表在ACS可持续化学与工程杂志上。
少层石墨烯的重要性
石墨烯非常理想的物理质量，包括其优越的弹性模量，高导热性和高表面积，使其成为催化，医疗，电气和生物医学应用的非常合适的候选者。潜在的应用领域从纳米杂联料和超级电容器到废水管理和处理。
由非常薄的碳原子片组成的六角形蜂窝状晶格构成石墨烯几层薄膜。三个过程：微波处理，纳米金刚石转换和石墨电弧放电，用于制造少层石墨烯。
当sp3杂化碳原子连接在两侧具有一系列氧官能团的2D六角形片中时，形成C/O比约为2的2D功能化少层石墨烯（FFG）片。
氮化硼与石墨烯 – 比较
六角形氮化硼由于其独特的化学性质而引起了材料科学家的兴趣。由于氮化硼原子交替连接并排列在相邻层中的两个原子由于极性不匹配而被相互遮挡的构型中，因此它与石墨不同。
然而，由于其惰性化学性质，生物相容性和高热性能，对氮化硼的兴趣有所增加。
氮化硼纳米片
由氮化硼组成的纳米杂化物可以显著改善其主体基质的力学性能。BNN在断裂强度、导热性和热稳定性方面显示出更高的性能水平。
因此，BNN具有与其他纳米杂化物一起设计的潜力，作为聚合物基质中的填料，以提高其性能。
BNN和石墨烯生产面临的挑战
这些高性能材料的进一步使用受到其环境可持续性以及可扩展生产的限制。
这项工作使用了基于单宁酸的绿色药用生物分子液相剥离，以尝试开发一种制造FFG/BNN纳米复合的绿色技术。
单宁酸基液相剥离方法
用于合成纳米材料的单宁酸辅助技术可以产生高度羟基和羧基功能化的材料，这对于实际应用至关重要。
在此之前，单宁酸尚未用于2D纳米复合中的直接剥离。在这项研究中，它被用作绿色稳定和剥离剂。
单宁酸是最适合改善纳米颗粒和2D纳米复合的化学和物理性质的表面改性剂，它是最普遍的绿色化合物之一，具有高水平的邻苯三酚 – 邻苯二酚基团。构建的FFG/BNN具有长期的分散稳定性。
作者认为，该技术易于使用且具有高产量，不仅可以显示FFG / BNN作为独立化合物的应用，还可以通过充当聚合物基质中的填料来改善纳米复合的机械性能。
研究的未来展望和意义
这项研究为大规模创建FFG / BNN提供了一种重要的方法，并设法实现了57.3%的最高产量。然而，可以探索和利用调整原材料和纳米混合比等参数的可能性，以实现更高的产量，并将提供对二维材料动力学的更多见解。
如果被验证为可大规模复制，研究小组和行业可以利用这种方法来制造改进的FFG / BNN复合物，同时保持环保方法。
参考
Deshmukh, A. R., Chaturvedi, P. K., Lee, S.-Y., Park, W.-Y., & Kim, B. S. (2022). One-Step Green Production of Biocompatible Functionalized Few-Layer Graphene/Boron Nitride Nanosheet Hybrids Using Tannic Acid-Based Liquid-Phase Exfoliation. ACS Sustainable Chemistry & Energy. Available at: https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.2c02484
本文来自AZONANO，本文观点不代表石墨烯网立场，转载请联系原作者。
