氮化硼纳米片用作金属保护

金属被氧化和腐蚀影响工业发展的方方面面，尽管具有高度不可透过性的石墨烯可以作为禁止氧化和腐蚀金属的保护材料，但是导电石墨烯能够与底层金属形成原电池，从而促进金属腐蚀。BN纳米片具有类似于石墨烯的不可透过性，并且具有更强的热稳定性和化学稳定性，更重要的是它具有电绝缘性，不会形成原电池，因此可选择为更好的金属防护栅障。澳洲Deakin University的Lu Hua Li等人对比研究了单纯铜箔和化学气相沉积法生长的BN纳米片包覆的金属铜箔的抗氧化性及耐电化学腐蚀性。结果显示BN纳米片保护的铜箔比单纯铜箔在空气中200 ℃加热100小时后的氧化要少，BN纳米片的包覆能够有效增加回流的潜能，降低铜箔在NaCl水溶液中的氧化程度。BN纳米片在金属防护方面具有应用潜力。该成果发表在Adv. Mater. Interfaces, 2014, 1: 1-6。

图 (a) 和 (b) 分别为单个铜箔和BN纳米片包覆铜箔不同氧化时间后的EDS图；(c) 标准定量分析两个箔片O和Cu之间原子比例

基于氧化石墨烯的BCNO混合纳米结构：用来全白色发光的可调带隙

氮化物和氮氧化物作为主体晶格在LED荧光粉中有广泛使用，BCNO荧光粉因为不含稀土，低成本，高量子效率等而引起很大关注。通过改变碳的含量，BCNO的发光能从紫外到近红外变化，但还没有直接合成发白光的BCNO荧光粉。Zengyong Chu等用硼酸、尿素和氧化石墨烯(10–15μm）为前驱体，一步空气氧化法得到BCNO混合纳米结构。结论是掺入的多孔的石墨烯扮演了产生和转移电子的作用，获得了全白色发光的BCNO荧光粉。在氧化石墨烯中的量子限制对于宽化发光光谱起了很大作用。该成果发表在RSC Adv, 2014, 4, 26855–26860。

不同条件制备的BCNO荧光粉在365nm激发下的发光谱和发光图

全化学气相沉积法生长MoS2:h-BN垂直范德瓦耳斯异质结构

近些年来，由两种不同的层状晶体经范德瓦尔兹堆叠形成的垂直异质结构得到了迅速的发展。h-BN具有表面平整、无悬挂键、无带电杂质的优势，将二维材料生长在h-BN表面可以提高二维器件的性能。然而，对于利用CVD方法生长MoS2/h-BN垂直异质结构还存在很多问题：1、如何利用CVD方法合成大尺度的h-BN，2、由于硫与铜发生反应必须将h-BN转移至其他有利于MoS2直接生长在h-BN上的基板上，且转移过程必须保持全程干净，3、生长温度不能过高，等等。牛津大学的Shanshan Wang等人成功利用全CVD方法将单层的MoS2生长在h-BN表面，合成了高质量、大尺度的MoS2/h-BN垂直范德瓦尔兹异质结构。全CVD法生长在h-BN上的MoS2具有更小的晶格应变及更低的掺杂能力，相比于通过逐层聚合物辅助移植法，这种直接CVD方法合成MoS2/h-BN异质结构减少了污染物引入，并且具有更好的层间相互作用。该成果发表在ACS Nano,（2015）10.1021/acsnano.5b00655上。

两种MoS2/h-BN异质结构合成过程示意图和CVD系统生长MoS2的示意图

用第一性原理研究以共价键结合的三维六方氮化硼纳米带

由于富勒烯、碳纳米管、石墨烯等新型的碳的同素异构体被不断的发现，与碳基材料极其相似的氮化硼基材料也引起了人们越来越多的关注。Sang-Hoon Lee等人在Department of Physics, Pohang University of Science and Technology利用第一性原理和紧束缚原理计算得到以共价键结合的三维六方氮化硼纳米带具有机械稳定性和热稳定性，其平均键长和体积模量遵从维加德定律，且是一种以sp2和sp3轨道结合的类似于二元合金的半导体材料。这种氮化硼基多孔材料具有适当的机械、电子及光学性质，有望应用于电子及光学器件上。该成果发表在Journal of Physics  doi:10.1088/0953-8984/27/7/075301上。

共价键结合的六方氮化硼纳米带的原子结构示意图

利用共溶剂来剥离六方氮化硼制成悬浮液

二维材料如六方氮化硼（h-BN）随着石墨烯的出现已备受关注。其中一个关注的热点是如何将这些材料剥离成单层或仅几个层的（<20）的原子薄片。传统用于石墨剥落方法并不适用于h-BN，尽管两者具有几乎相同的层间距。CVD剥离法是一种高温过程，而难以扩大规模。美国UCLA的K. L. Marsh等人利用液体的表面张力，选择合适的共溶剂加入h-BN溶液中，通过超声和离心等简单操作，实现了将h-BN剥离成BN纳米片悬浮液的目的。该方法是可扩展、价格低廉，且非常安全的。实验表明60 w/w%的叔丁醇水溶液用于剥离制备BNNS的稳定悬浮液最为有效。该成果发表在Chem. Commun.，2015, 51, 187上。

紫外可见数据及光学照片显示了在不同共溶剂中h-BN的剥离效果

铁/石墨烯复合材料的合成及在环境中的应用

近年来，尺寸相关的理化特性使金属铁纳米粒子具有越来越广泛的应用前景，尤其是铁粒子能够使染料脱色、在外加磁场下易从溶液中分离，能够应用于环境治理中。传统用于制备铁粒子的硼氢化钠还原法制备的铁粒子易团聚，进而活性降低，因此目前的研究中采用具有二维平面结构、高比表面的石墨烯作为铁粒子的支撑材料，以防止铁粒子团聚、减小尺寸。复旦大学的Juan Guo 等人采用改进的Hummers 方法合成氧化石墨烯(GO)，并合成不同质量比的铁粒子/石墨烯复合材料（FGC），FGC复合材料能够有效的吸附甲基蓝并且具有超顺磁性，易从溶液中分离。该成果发表在 Journal of Hazardous Materials. 225-226 (2015) 63 上。

亚甲基蓝溶液脱色过程的紫外可见光谱(a)Fe，(b)F5G1，(c)F1G5。(d)Fe、F5G1和F1G5在室温下吸附亚甲基蓝的效率。亚甲基蓝溶液被(e)Fe，(f)F1G5 吸附0，3，6，9，12和15分钟后的照片.

中空氮化硼球支撑镍的制备及其高效催化裂解甲醇制氢性能

氢气作为绿色环保新能源引起了人们很大的关注，其中镍是众所周知的一种催化剂，而甲醇易储存和运输的优点有望成为制氢的新资源。六方氮化硼（BN）有高温稳定性，高抗氧化和抗腐蚀性，高热导和低绝缘系数等优良性能，其中的BN空心球和纳米管被认为是很有前途的催化剂载体材料，但是近些年来只有少数关于BN空心球的报道。日本Hokkaido大学的Shiro Shimada 等人利用热水处理具有核壳结构的BN球获得了具有高比表面积及表面纳米孔的空心BN球，然后以甲酸镍为原料在空心BN球上沉积氢氧化镍并热解还原得到BN空心球支撑的纳米Ni（Ni-HBN）。研究表明Ni-HBN作为催化剂分解甲醇制氢，显示出了很高的选择性和活性，且没有其它副产物产生。该成果发表在J. Mater. Chem., 2010, 20, 5129–5135上。

不同摩尔比的Ni-BN 的透射电子显微图

可应用于超级电化学电容的垂直排列的BCN纳米管阵列

迫于能源和环境的压力，需要一些存储设备把可再生能源储存备用，例如电池、电化学电容。为满足应用需求，亟待提高电容的能量存储，最有效的方法之一是研发新的电极材料。目前，含碳材料因其良好的性能和低廉的成本而得到广泛应用，但其孔结构和层状结构限制了导电性，无法进一步提高电容能量存储。Junshuang Zhou等人通过简单无需后处理的低温热溶法使B、N一起沉积在碳材料表面制得了BC2N 纳米管，从而使孔道带有极性，并且这种没有紧密连接的管状结构为电解液离子的输运提供了充分大的表面积，使电容量在一定条件下可达547F/g，比目前最有效的碳基材料高出2-6倍，此外还具有优良的倍率性能、高的稳定性，可制造超级电容。该文章发表在Sci. Rep., 4 (2014) 6083。

垂直排列BC2N 纳米管的扫描电镜图及其在KOH溶液中的循环伏安曲线（与碳管和杂乱的BC2N纳米管相对照）

混合表面功能化的氮化硼纳米片的聚酰亚胺复合材料——性能和应用研究

聚合物在柔性电路的基底及封装材料中有广泛应用，聚酰亚胺具有优异的力学及电学性能而有望在柔性电路中取得应用，然而其低的导热性能不能满足柔性电路大尺度集成封装的要求。Yuanming Chen等人用球磨的方法对不同尺寸具有良好导热性能的氮化硼纳米片进行功能化，然后将其填充混合到聚酰亚胺中。此法制备的聚合物复合材料的导热性能提高到1.583 W/mK，热分解温度提高到600℃，完全满足柔性电路的封装要求。该成果发表在J. Appl. Polym. Sci. 2015, DOI: 10.1002/APP.41889上。

混合不同比例氮化硼纳米片的聚酰亚胺复合材料的导热及热稳定性能

新型SiC–SiO2–BN同轴纳米线的大规模合成、形成机理及光学特性

同轴核-壳异质结构具有许多优良性能，应用于场效应管，激光二极管等。具有这种独特结构的SiC–SiO2–BN在电子运输和在纳米器件上的应用表现出巨大潜力。Guangwu Wen等人采用两步法，以氨硼烷为硼氮源，通过化学气相法在SiC-SiO2同轴纳米线表面包覆了均匀BN层，实现了SiC–SiO2–BN纳米线的大规模合成。荧光光谱分析表明SiC–SiO2–BN具有488.5nm附近的发射峰，相比于SiC–SiO2有轻微的蓝移。由于BN包覆层的保护，SiC–SiO–BN纳米线有望在极端恶劣的环境中作为蓝光发射器得到应用。该文章发表在J. Mater. Chem. 2011, 21, 14432–14440。