二維氮化硼納米材料的制備和性能研究.pdf

1、氮化硼(BN)作為一種Ⅲ-Ⅴ族化合物，是非常重要的無機非金屬材料。由于它具有特殊的物理和化學性質且應用廣泛，因此該類材料溫和條件下的合成及其性能研究成為近年來材料科學領域研究的熱點之一。氮化硼根據(jù)B-N鍵雜化方式的不同有常見的四種物相，分別是:立方相氮化硼(c-BN)、三方相氮化硼(r-BN)、六方相氮化硼(h-BN)和纖鋅礦相氮化硼(w-BN)。其中三方相氮化硼和六方相氮化硼的雜化方式是sp2，立方相氮化硼和纖鋅礦相氮化硼是sp3雜化

2、。除了金剛石外，立方相氮化硼是目前已知硬度最高的材料，這是因為它的晶體結構與金剛石相似，但它的耐高溫性、抗氧化性和對鐵族元素表現(xiàn)出的惰性卻比金剛石更優(yōu)秀，因此能取代金剛石作為制造機械加工產品的良好材料。六方氮化硼與石墨相似，被稱為“白石墨”，它具有優(yōu)良的潤滑性;另外六方氮化硼的寬帶隙、耐高溫性和耐化學腐蝕又決定它可以作為優(yōu)秀的耐高溫絕緣材料。不同物相的氮化硼都具有優(yōu)秀的熱力學穩(wěn)定性，很高的化學穩(wěn)定性、耐腐蝕性、優(yōu)良的機械性能和對多種金屬

3、呈現(xiàn)惰性等共性，再加上不同物相的獨特性能，使氮化硼成為制備耐高溫、耐腐蝕、抗輻射材料和光電子器件等方面的優(yōu)勢材料，在電子、機械、冶金、航空航天等高新科技領域也具有巨大的潛在應用前景。
　　 通過調研和學習氮化硼的制備方法和性能應用，我們利用高溫固相法，在密封不銹鋼反應釜中合成了六方相氮化硼微米網，三方相氮化硼納米片和六方相氮化硼納米片，并對它們的熱力學性能和微米網、銀負載氮化硼微米網的催化性能進行了研究，具體內容如下:
　

4、　 1、利用四硼酸鋰(Li2B4O7)，疊氮鈉(NaN3)和Mg粉在密閉不銹鋼反應釜中于500℃下反應12小時，合成了具有數(shù)百微米大小，平均孔徑為2.3μm，良好結晶性的h-BN微米網，并討論了Mg粉、溫度、硼源和氮源等反應條件對最終產物的影響。根據(jù)已報道的文獻、測試數(shù)據(jù)和圖片，我們假設在本反應體系中氮化硼微米網形成的機理可能為:氧化鎂微球原位生成并充當模板，使反應中生成的氮化硼中間體通過定向聚集而成氮化硼微米網。利用熱重分析儀(TG

5、A)分別對氮化硼微米網在空氣和氮氣氣氛中進行了熱重分析，結果顯示出BN微米網具有非常優(yōu)良的熱穩(wěn)定性，同時，利用熱機械分析儀(TMA)分析了BN微米網在空氣中的收縮延展性，并根據(jù)TMA的數(shù)據(jù)，得出它們有望作為耐高溫陶瓷材料的添加劑。氮化硼微米網第一次被用來對苯甲醇進行催化氧化性能測試，并取得較好的轉化率和接近100％的選擇性。最后，經過化學濕法合成了一種新穎的微米結構的Ag/BNMM復合材料，并將這種材料應用于測試一氧化碳的催化轉化性能。

6、通過分別對苯甲醇和一氧化碳的催化氧化性能測試，結果表明BN微米網可以作為高溫酸性條件下優(yōu)良的催化劑，也可以作為某些苛刻環(huán)境條件下的催化劑載體。
　　 2、本論文在500℃條件下，利用四硼酸鋰(Li2B4O7)、氟化銨(NH4F)和金屬鈉(Na)在不銹鋼反應釜中密封反應20小時，合成出了高產率的具有規(guī)則形貌的氮化硼三角片，尺寸大小約為200-400納米，厚度約為20納米。當反應溫度升高到700℃時，利用相同的反應原料反應30小時可