氮化硼納米材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、六方氮化硼(h-BN)具有優(yōu)良的耐高溫、抗氧化、防輻射、絕緣和導(dǎo)熱性能，在航空航天、輻射屏蔽、熱界面材料以及深紫外發(fā)射等領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用前景。然而，高品質(zhì)氮化硼納米管(BNNTs)和氮化硼納米片(BNNSs)的可控制備和批量生產(chǎn)仍然是學(xué)術(shù)和工業(yè)界的巨大挑戰(zhàn)。本文以硼酸鹽為硼源前驅(qū)體，采用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備了BNNTs和BNNSs，并研究了BNNSs作為導(dǎo)熱填料對聚乙烯醇(PVA)復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的影響。
　　采用不同含硼

2、量的硼酸鎂為硼源前驅(qū)體，在高溫氨氣條件下制備了BNNSs，納米片的層數(shù)主要為6-10層。在前驅(qū)體反應(yīng)完全之前，隨著溫度的提高、反應(yīng)時(shí)間的延長和前驅(qū)體中含硼量的增加，BNNSs的厚度和大小也隨之增加。同時(shí)，提高溫度能夠縮短前驅(qū)體完全反應(yīng)所需的時(shí)間。所制備的粗產(chǎn)物呈MgO@BNNSs核殼結(jié)構(gòu)，經(jīng)酸洗可得到純BNNSs，其產(chǎn)率高達(dá)76％，適宜BNNSs的大批量制各。
　　以低熔點(diǎn)MgB4O7為硼源，LiNO3、Fe(NO3)3.9H2O

3、、Fe/Mo蛭石為催化劑，通過CVD法在粉體中制備了BNNTs。經(jīng)球磨預(yù)處理的前驅(qū)體能更高效均勻地負(fù)載催化劑，其生長效果明顯優(yōu)于未經(jīng)處理的前驅(qū)體。以Fe(NO3)3.9H2O為催化劑，研究了工藝參數(shù)對產(chǎn)物形貌的影響。在前驅(qū)體與催化劑質(zhì)量比為1∶0.08、反應(yīng)溫度為1300℃、NH3流量為200sccm和保溫3h條件下，BNNTs的平均直徑在50nm左右，產(chǎn)量最大且質(zhì)量最好。當(dāng)采用Fe/Mo蛭石催化劑時(shí)，層狀蛭石作為催化劑載體能夠限制催化

4、劑在高溫下聚集長大。同時(shí)Fe/Mo形成合金催化劑相對于單一金屬Fe催化劑具有更高活性，BNNTs產(chǎn)量明顯增加。研究發(fā)現(xiàn)，以LiNO3為催化劑時(shí)，能明顯減小BNNTs直徑。
　　以BNNSs為導(dǎo)熱填料，PVA為基體制備了BNNSs/PVA復(fù)合材料。與純PVA相比，填充一定量的BNNSs能明顯改善PVA聚合物的導(dǎo)熱性能和熱穩(wěn)定性能。隨著BNNSs含量的增加，單位面積的導(dǎo)熱通道數(shù)量增加，BNNSs/PVA的熱擴(kuò)散系數(shù)隨之增大，導(dǎo)熱性能明