氮化硼納米片的制備及其性質(zhì)研究.pdf

1、六方氮化硼納米片和石墨烯的結(jié)構(gòu)類似，但與石墨烯相比，氮化硼納米片具有更好的耐高溫、寬帶隙、更高的抗氧化性和更強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性等優(yōu)異的性能。這些更為優(yōu)良的特性使得氮化硼納米片在許多方面具有很好的應(yīng)用前景，例如應(yīng)用于高溫下工作的半導(dǎo)體器件、高溫?zé)醾鲗?dǎo)復(fù)合材料、光電材料等。但是，相對于石墨烯，氮化硼納米片的制備方法不是很多。這主要是因?yàn)榱降鹬械南噜弮蓚€片層之間具有離子鍵的特征，這會導(dǎo)致其層間的作用力比石墨層間的范德華力要強(qiáng)一些。因此，很

2、難像石墨那樣通過傳統(tǒng)方法將六方氮化硼剝離開。另外，如何通過功能化或摻雜等手段來提高氮化硼納米片的應(yīng)用性能也是一個極具挑戰(zhàn)性的問題。本文主要圍繞著氮化硼納米片和氟化氮化硼納米片的制備及其性能進(jìn)行了研究，同時還研究其形成機(jī)理。取得了以下主要研究成果：
　?、挪捎没瘜W(xué)剝離的方法，用濃H2SO4、KMnO4和H2O2成功將六方氮化硼粉末剝離成氮化硼納米片。通過調(diào)整反應(yīng)原料的配比和反應(yīng)時間等影響因素，能夠得到大尺寸和層數(shù)較少的氮化硼納米片，

3、尺寸有5μm大小，其厚度為1.44nm;同時所得的氮化硼納米片沒有因?yàn)榛瘜W(xué)剝離而使晶型結(jié)構(gòu)造成破壞。另外，我們還對化學(xué)剝離氮化硼納米片的形成機(jī)理進(jìn)行了探討，通過對比試驗(yàn)和相關(guān)表征，我們發(fā)現(xiàn)反應(yīng)過程中產(chǎn)生的MnO2納米粒子以及釋放的O2對氮化硼納米片的剝離起了關(guān)鍵作用。
　?、仆ㄟ^陰極熒光譜分析對所制備的氮化硼納米片進(jìn)行光學(xué)性能的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)氮化硼納米片比氮化硼粉末有更尖銳的發(fā)射峰，具有更強(qiáng)的陰極熒光。因此，氮化硼納米片在研究紫外

4、發(fā)光器件比它的塊體材料更具有優(yōu)勢。
　?、抢脛冸x的氮化硼納米片分別與聚乙烯醇、聚乙二醇復(fù)合，制備出氮化硼納米片/聚乙烯醇薄膜復(fù)合材料和氮化硼納米片/聚乙二醇復(fù)合材料，并初步研究了它們的熱學(xué)和光學(xué)性能。通過TG/DTA分析儀表征發(fā)現(xiàn)，添加氮化硼納米片能夠有效提高聚乙烯醇和聚乙二醇高分子材料的熱穩(wěn)定性。通過紫外-可見分光光度計(jì)表征分析發(fā)現(xiàn)，制備的氮化硼納米片/聚乙烯醇薄膜復(fù)合材料和氮化硼納米片/聚乙二醇復(fù)合材料在深紫外區(qū)具有一定的吸

5、收能力。
　?、炔捎靡环N新型簡單的氟化剝離法，用NH4F成功將六方氮化硼粉末剝離成氟化氮化硼納米片。我們通過調(diào)整反應(yīng)原料的配比和反應(yīng)溫度等影響因素，能夠得到層數(shù)較少的或者單層的氟化氮化硼納米片，分析結(jié)果表明氟原子與氮化硼納米片是以共價鍵的形式結(jié)合在一起的，同時還保持著氮化硼納米片的主體結(jié)構(gòu)。通過對氟化氮化硼納米片溶解性的研究，我們發(fā)現(xiàn)它在乙醇、N，N-二甲基甲酰胺、甲基吡咯烷酮、四氫呋喃、氯仿中都有一定的溶解度，分別為0.032

6、mg/mL、0.165mg/mL、0.215 mg/mL、0.026 mg/mL、0.058 mg/mL。氟化氮化硼納米片在N，N-二甲基甲酰胺和甲基吡咯烷酮中的溶解度還是比較大的。我們還對氟化剝離氮化硼納米片的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了探討。通過對比試驗(yàn)和相關(guān)表征，我們發(fā)現(xiàn)氟化銨中F-和NH4+共同對氮化硼的剝離起了關(guān)鍵作用。
　?、赏ㄟ^超導(dǎo)量子干涉磁強(qiáng)計(jì)(SQUID)對氟化氮化硼納米片的磁學(xué)性能進(jìn)行研究。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)所制備的氟化氮化硼納米