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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
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
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
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
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