六方氮化硼及其纳米片在催化领域的研究进展

六方氮化硼(h-BN)具有优异的化学和热稳定性、良好的热传导性和很高的机械强度.除了上述性质,二维结构的六方氮化硼纳米片(BNNS)还表现出其他的优势(比表面积大、带隙宽度可调等),因此在一些关键领域有广泛的应用前景.本文对BNNS的制备及六方氮化硼(块体和纳米片)材料在催化领域的应用进行了评述与展望.     

脉冲等离子体气相合成氮化硼的研究

以Ｂ２Ｏ３粉扩ＮＨ３为原料，用脉冲等离子体反应器合成ＢＮ，所得产品经Ｘ射线衍射，红外光谱分析表明，产品中除含六方氮化硼外，还含有少量立方氮化硼，生产工艺简单。     

铜纳米颗粒修饰多孔氮化硼高效还原对硝基苯酚的研究

为了寻找高催化活性、环境友好、价格低廉、稳定性好的催化剂,研究金属与载体之间的协同催化效应,采用煅烧前驱体法制备了表面富含羟基和氨基的高比表面积多孔h-BN载体,通过简单的液相还原法成功地制备出粒径分布均匀的Cu/h-BN纳米复合材料,并对复合材料的组成、微观结构和性能进行表征。结果显示,铜纳米粒子的引入并未破坏多孔h-BN的二维片状结构,但比表面积及孔径均有不同程度的下降。以对硝基苯酚(4-NP)还原为对氨基苯酚(4-AP)为模型反应,考察Cu/h-BN复合材料的催化性能,当Cu含量为6%(质量分数)时,复合纳米材料具有最高的催化性能(表观反应速率常数k=4.62×10^-2 s^-1)和稳定性,催化活性在5个循环内基本保持不变。因此,具有高比表面积的h-BN载体负载可稳定Cu纳米颗粒,它们之间的协同催化作用使Cu/h-BN具有优异的催化活性和稳定性。此研究为今后进一步研究金属与h-BN协同催化提供了理论基础。     

Structure and stability of boron nitride cages

The structure and energy of boron nitrides,(BN)n (n=10-41), have been investigated theoretically. The most stable cages have been constructed on the basis of a simple design principle, and the predicated stability has been validated at the B3LYP/6-31G^* level of theory. Among these,the Th symmetrical (BN)12 cluster has been confirmed to be the most stable cage on the basis of the calculated disproportation energy and binding energy per BN unit.     

基于流态化技术硅粉直接氮化制备氮化硅粉

提出了一种基于流态化技术,利用硅粉直接氮化制备氮化硅粉的新工艺。在常温下,以氮气为载气,将硅粉快速流化并夹带离开供料装置,硅粉和氮气组成的气-固两相流进入到预热器中,预热后的混合物从底部进入到高温悬浮床的高温区,以稀相气力输送的方式连续穿过高温悬浮床,在高温常压下发生燃烧合成反应,最后在出口经冷却装置冷却后,由收集装置收集,得到氮化产物。借助SEM、XRD、元素分析和FTIR等方法分析了氮化产物的形貌、物相组成、化学成分以及价键结构。实验结果表明：对于平均粒径为2.7μm的硅粉,在反应温度为1653K, 反应时间为2.7min时,硅的转化率为53.4%,氮化产物为非晶氮化硅粉。通过理论预测,如果将反应温度升高至1723K,硅粉氮化7.1min后,其转化率可达99%。本文提出的方法可连续制备优质氮化硅粉,而且比现有的其他制备方法具有更高的生产效率。     

液相烧结六方氮化硼陶瓷

解决六方氮化硼陶瓷烧结致密化问题是提高陶瓷性能的主要途径,以六方氮化硼为基体材料,通过研磨工艺降低粉体粒度,然后以Al2O3、Y2O3和B2O3为添加剂,在N2气氛下,均匀升温到1700～1850℃无压烧结．通过分析烧结体的显微结构和物相表明,随Y2O3和Al2O3含量的增加,烧结体的致密度明显提高,相对理论密度为80％,弯曲强度上升到67．5MPa,并且B2O3作为一种烧结助剂可以有效地提高烧结体的致密度、降低材料的烧结温度．研究结果表明液相烧结六方氮化硼在实际应用上是可行的。     

氮化硼作为催化剂载体的功能化改性及其应用进展

六方氮化硼(h-BN)具有良好的高温稳定性和抗酸碱腐蚀性,与多种半导体、金属等纳米材料复合可形成性能优良的新材料.但受禁带较宽和化学惰性所限,影响了h-BN在催化材料领域的广泛应用.对h-BN进行功能化,是开发h-BN材料新特性和扩大其应用领域的重要途径.概述了h BN在物理层面和化学层面的功能化制备方法,重点分析了对...     

Electrical properties of sulfur-implanted cubic boron nitride thin films

Cubic boron nitride(c-BN)thin films were deposited on Si substrates by applying ion beam assisted deposition and then doped by S ion implantation.To produce a uniform depth profile of S ions in c-BN films,the implantation was carried out for the multiple energies.A slight degradation of c-BN crystallinity resulted from ion implantation can be recovered by thermal annealing,keeping the cubic phase content as high as 92%.The resistance reduces from 1010X for the as-deposited c-BN film to 108X after an S implantation of 5 9 1014ions cm-2and annealing at 1,173 K,suggesting an electrical doping effect of S dopant.The electrical resistance of the S-doped c-BN thin film decreases with increasing temperature,indicating semiconductor characteristics.The activation energy of S dopant is estimated to be 0.28±0.01 eV from the temperature dependence of resistance.     

单壁氮化硼纳米管储氢的理论研究

采用蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的储氢,重点研究了单壁氮化硼纳米管的管径、管长和手性以及压强对其物理吸附储氢的影响.与单壁碳纳米管的物理吸附储氢相比较,氮化硼纳米管的储氢性能明显优于碳纳米管.计算结果显示,在常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到美国能源部提出的商业标准.     

TZP-BN-10%Si3N4可加工复合材料的制备及其性能研究

利用热压烧结制备出TZP(四方氧化锆多晶体) BN 10%Si3N4复合材料,BN的体积分数分别为0,5%,10%,15%,20%,30%,40%.当BN的体积分数不小于15%时,复合材料可用硬质合金钻头钻孔.在固定轴向压力下,钻孔速率随BN含量呈线性增长,同时,抗弯强度与断裂韧性则随BN含量的增加而下降,当BN的体积分数小于20%时下降缓慢,当BN的体积分数大于20%时下降迅速.当BN的体积分数等于20%时,复合材料具有最佳的综合性能:抗弯强度为637MPa,断裂韧性为9 22MPa·m1/2,钻孔速率大于2mm/min.