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BN简报:新型多孔中空氮化硼纳米棒:合成,可调尺寸,性质以及形成机理
在过去的几十年中,包括纳米管,纳米线,纳米纤维等一维纳米结构因为其鲜明的形态特征和广泛的潜在应用而受到广泛关注,尤其是多孔和中空纳米结构,它有高比表面积,大孔体积,高反应活性点和良好的渗透等优良性能。模板法是最常见和有效的合成多孔和中空纳米结构的方法,但是无论是硬模板法还是软模板法都有着很大的缺陷,需要找到一种无模板法。氮化硼纳米管等一维纳米结构受到广泛关注,但具有多孔中空纳米棒结构的氮化硼还少有报道过。山东大学的崔得良等人以NH4BF4和NaN3为原料,利用噻吩辅助的苯溶剂热法,在无模板的情况下合成了多孔中空氮化硼纳米棒。所得纳米棒直径和管壁厚度可控,且展示了优良的储氢性质。该成果发表在 J. Mater. Chem. A. 1 (2013) 11992.
多孔中空氮化硼纳米棒的扫描及透射电镜图
BN简报:功能化氮化硼和氧化石墨烯共掺改善聚酰亚胺薄膜的导热性和形稳性
在先进电子领域中,各种导热填料被引入到聚合物中制备导热复合材料。但是填料和基体间的界面热阻(界面热阻取决于填料和基体的亲和性)可能严重降低了导热率。一种解决的方法是减小热阻(对填料进行功能化)保证良好的热传递,另一种方法是使填料在基体中形成有效的导热网络。Mei-Hui Tsai等人选用聚酰亚胺(导热绝缘材料)作为基体材料,然后将偶联剂功能化的BN(高导热性、低吸水性)和甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝的石墨烯(有效减小热阻)填入到聚酰亚胺中制备导热复合材料。经测试,导热系数最高可达2.11W/m•K,热膨胀系数仅为11ppm/K,这些参数对未来的柔韧性热扩散基质材料而言都是相当理想的。该成果发表在ACS Appl. Mater. Interfaces,2014,6(11), pp 8639–8645上。
BN简报:在白色发光二极管中应用的BCNO荧光粉的发光性能和简便合成
发光材料受到了很大的关注因为它们在照明领域的广泛应用。稀土离子被用作发光中心在荧光粉中扮演了一个重要的角色,是因为它突出的性能。但大多数稀土离子很贵而且有毒,且合成条件很严格,因而生产出便宜,低能耗,低污染的新材料成为了研究的焦点。BCNO荧光粉具有较高的发光谱带及较高的量子效率,很有潜力应用于白色发光二极管中。目前开发的BCNO荧光粉多利用硼酸、尿素及其他有机碳源为原料合成,且通常需要紫外光才能激发。河北工业大学张兴华等采用一种简单的方法,通过硼酸,三聚氰胺和柠檬酸制备前躯体,经烧结12h合成了绿色发光BCNO荧光粉,并通过改变柠檬酸的比例来探究其量子效率。实验结果表明,BCNO在低的烧结温度(625摄氏度)及不同柠檬酸含量下可被合成,当柠檬酸含量为0.001mol时,其量子效率达到最高(50%)。用这种方法合成的BCNO荧光粉可以被紫外及蓝光激发,有望在白光LED上得到应用。该文章发表在Ceramics International40(2014)7617–7620 上。
用不同柠檬酸含量的前驱体合成的BCNO荧光粉及其色坐标在CIE色度图中的位置
BN简报:含硼氮官能团的多孔纳米碳纤维可用于电化学超级电容器
超级电容例如电化学电容可作为非凡的能量存储介质具有比锂离子电池和一些传统电容更大的功率,更长的寿命。多孔碳材料具有大的比表面积和适当的孔结构可作为双电层电容,但是能量密度较小,应用受限,可以通过筛选最佳孔结构,添加表面官能团得以提高。韩国的B. Kim等在聚丙烯腈溶液中混合不同重量比的硼酸和尿素,再倒入二甲基甲酰胺中,通过高压静电纺丝生成纳米纤维网,再经过后续热处理制得了富含硼氮元素的纳米碳纤维(BN-CNFs)。该BN-CNFs具有高表面积(559m2 g-1),NH,COOH,[O]BN等表面官能团,因而在水电解质条件下比传统多孔碳纳米纤维具有更高的电容(1mAcm-2时具有电容180 Fg-1)和更大的能量密度(功率400-1000W kg-1时,能量密度达17.2–23.5Whkg-1)。该文章发表在Materials Letters 93 (2013) 190–193。
不同碳纳米纤维的表面特性表
BN简报:以氮化硼纳米球为填料的高韧性的抗紫外聚合物复合材料
近年来抗紫外材料吸引了越来越多的关注,向聚合物基质中填充无机填料能够得到高性能的抗紫外复合材料。合成抗紫外复合材料时,传统使用的填料是氧化锌(ZnO)、氧化钛(TiO2)等,但是无机粒子的嵌入会导致聚合物的柔韧性变差,进而影响材料的延展性和灵活性。氮化硼作为一种宽禁带半导体材料,能够吸收大部分波长的紫外光,同时还具有高的导热性、弹性模量和化学稳定性,因此可以作为抗紫外复合材料的填料以得到更好的性能。香港城市大学的Yuqiao Fu等人通过注塑薄膜的方法,以聚乙烯醇缩丁醛为基质,分别以氮化硼纳米球和微米片为填料制备复合材料薄膜,发现填充氮化硼纳米球能够显著提高基质的抗紫外性能、力学性能及热稳定性,且保持基质原本的柔韧性。该成果发表在Nanotechnolgy 26 (2015) 115702 上。
掺入不同氮化硼的复合材料薄膜的压缩-拉伸曲线:(1) 纯聚乙烯醇缩丁醛,
(2) 掺杂0.08 wt % 的氮化硼纳米球,(3) 掺杂0.08 wt % 的氮化硼微米片