多孔氮化硼材料及其應(yīng)用(BN)

  氮化硼(BN)是一種與碳材料原子結(jié)構(gòu)類似的材料，其中硼原子(B)和氮原子(N)取代了碳原子的位置，相比碳材料，氮化硼有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及較強(qiáng)的機(jī)械性能。氮化硼常見的結(jié)構(gòu)有立方氮化硼(c-BN)、六方氮化硼(h-BN)、菱形氮化硼(r-BN)、錯(cuò)層氮化硼(t-BN)以及無定型氮化硼(a-BN)等，其中 c-BN和 h-BN為穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)。

  多孔氮化硼是一種六方氮化硼，與石墨類似，具有層狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，具有發(fā)達(dá)的內(nèi)部顆粒孔隙、高的比表面積和表面反應(yīng)活性的多孔結(jié)構(gòu)材料，可以作為一種吸附劑**地移除水中的染料、污油、金屬離子和抗生素等各種污染物。其**的吸附性能歸結(jié)于多孔氮化硼具有的以下幾個(gè)**特點(diǎn):1)多孔氮化硼具有發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)和高的比表面積(大于1000 m2/g);2)相比于傳統(tǒng)吸附劑,多孔BN具有**的抗氧化性、熱穩(wěn)定性和抗酸堿腐蝕性，這使其在較高溫度或極端條件下使用后的再生過程相對(duì)經(jīng)濟(jì)容易和安全;3)多孔氮化硼具有超疏水特性，減少了水分子的競(jìng)爭(zhēng)吸附，有利于其在水中對(duì)污染物的吸附多孔氮化硼B-N鍵具有C-C所不具備的局域極性，而極性位能**改進(jìn)吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附性能，因此相比活性炭具有更加優(yōu)越的極性分子吸附能力;5)氮化硼帶有電負(fù)性，使其比活性炭具有更加優(yōu)越的金屬離子吸附特性。

  多孔氮化硼根據(jù)孔徑大小分為微孔、介孔和大孔，在儲(chǔ)氫方面同樣有很大的應(yīng)用潛力，理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)都表明多孔 BN對(duì)于有較強(qiáng)的吸附性能，原因是B-N極性鍵與氫氣(H)或部分H化學(xué)鍵之間有比較大的結(jié)合能力，而且多孔BN吸附H是物理吸附機(jī)制，物理吸附相對(duì)于化學(xué)吸附和化學(xué)反應(yīng)有很多優(yōu)勢(shì)，比如快速的吸附和脫吸附機(jī)制、良好的可逆性以及較好的循環(huán)能力。通過理論計(jì)算表明，純h-BN吸附氫量為2.6 wt%，但是多孔BN吸附氫量為5.1 wt%，Li元素?fù)诫s的多孔BN吸附氫量能達(dá)到7.5 wt%，平均吸附能為160 meV。

多孔氮化硼在污染處理中的應(yīng)用

  采用三聚氰胺和硼酸為原料，通過高溫?zé)崃呀獾玫揭环N微納結(jié)構(gòu)纖維，其擁有比常規(guī)BN更加豐富的表面活性、高的比表面積(1687 m2/g)和大的孔體積（包含微米孔和介孔)。通過進(jìn)一步研究表明，通過添加聚環(huán)氧乙烷-聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷三嵌段共聚物(P123)能進(jìn)一步提高其活性，使其比表面積達(dá)到2078m2/g，孔體積為1.66 cm3/g。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)這兩種多孔氮化硼相比于活性炭對(duì)水中有機(jī)染料和金屬離子具有相當(dāng)優(yōu)秀的吸附作用，尤其后者對(duì)甲基橙的吸附量達(dá)到396 mg/g，對(duì)三價(jià)Cr離子的吸附量達(dá)到352 mg/g，重復(fù)使用多次后仍然保持較高的吸附能力，對(duì)比情況如圖2所示。

  利用冷凍干燥法合成了多孔氮化硼前驅(qū)體，在氮?dú)鈿夥障?/span>1100℃高溫裂解得到了一種納米級(jí)、形貌均一、高長徑比以及高比表面積的**多孔氮化硼纖維，形貌如圖3所示，同時(shí)還研究了其對(duì)剛果紅、亞甲基藍(lán)以及羅丹明B染料的吸附性能，結(jié)果顯示多孔氮化硼纖維對(duì)染料效吸附率很高，通過計(jì)算及吸附數(shù)據(jù)證明了**多孔氮化硼對(duì)染料是多分子層吸附機(jī)制。

  石油作為汽車主要能源，隨著汽車數(shù)量的不斷增加，汽車尾氣排放造成的污染越來越嚴(yán)重，而降低尾氣造成的大氣污染跟汽油中含硫量密切相關(guān)，因此，如何降低汽油中硫含量逐漸成為世界范圍內(nèi)科研工作者研究的重點(diǎn)，在各種去除汽油中硫物質(zhì)的方法中吸附法是一種非常**的方法。在一些研究中，利用多孔氮化硼作為吸附劑吸附油中的硫進(jìn)行了一些研究，利用四氟硼酸鹽([Bmim]BF4)作為軟模板和碳源，以硼酸和尿素作為硼源和氮源，在900℃高溫條件下制備出了摻雜碳的多孔氮化硼，通過調(diào)節(jié)四氟硼酸鹽的量可以制備出不同比表面積的多孔氮化硼，結(jié)果表明，盡管這種摻碳的多孔氮化硼與不摻雜碳的氮化硼相比，比表面積有所下降，但是吸附能力反而提高了，其中前驅(qū)體中包含0.005 mol的四氟硼酸鹽制備出的摻雜碳的多孔氮化硼吸附性好,對(duì)水中油的吸附量能達(dá)到35.2 mg·S·g-1，與活性碳、Cu( I )-Y型沸石、氧化鋁以及商業(yè)氮化硼的吸附能力比較如圖3所示。

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齊岳供應(yīng)定制產(chǎn)品：

六方氮化硼包裹納米銅顆粒    

氮化硼包裹石墨烯    

鋁-玻璃涂覆立方氮化硼    

立方氮化硼(cBN)表面包裹SiO2    

鈷/六方氮化硼復(fù)合核殼結(jié)構(gòu)    

Co/h-BN，Ni/h-BN，Cu/h-BN復(fù)合材料    

超薄殼層氮化硼納米空心球    

BNFe/環(huán)氧樹脂磁場(chǎng)取向復(fù)合材料    

剛石表面涂覆玻璃涂覆立方氮化硼鍍鈦復(fù)合結(jié)構(gòu)    

納米碳包裹氮化硼復(fù)合粉體    

石墨烯/氮化硼三維結(jié)構(gòu)協(xié)同增強(qiáng)聚酰胺復(fù)合材料    

銅納米顆粒/六方氮化硼核殼結(jié)構(gòu)    

基于磨粒團(tuán)簇和石墨烯的多孔立方氮化硼    

氮化硼金屬納米復(fù)合材料    

聚丙烯/氮化硼導(dǎo)熱復(fù)合材料    

含氮化硼/多相變點(diǎn)微膠囊導(dǎo)熱硅脂    

聚苯乙烯/氮化硼絕緣導(dǎo)熱復(fù)合材料    

塞隆SiAlON/立方氮化硼cBN陶瓷復(fù)合材料    

鐵顆粒周期性填充的竹節(jié)狀氮化硼納米管    

納米氮化硼（BN）包覆的Al2O3復(fù)合粉    

銅納米線填充氮化硼納米管    

氮化硼修飾導(dǎo)熱復(fù)合材料和碳纖維氮化硼涂層    

六方氮化硼修飾石墨化氮化碳復(fù)合光催化劑    

六方氮化硼(h-BN)修飾玻碳電極(GCE-BN)    

聚多巴胺修飾六方氮化硼    

低維氮化硼納米材料    

氮化硼/聚酰亞胺薄膜    

貽貝仿生修飾氮化硼/石墨烯微片環(huán)氧導(dǎo)熱絕緣材料    

氮化硼接枝改性環(huán)氧丙烯酸樹脂絕緣材料    

六方氮化硼微約束丙烯酸酯膠乳納米復(fù)合材料    

垂直取向氮化硼/高聚物絕緣導(dǎo)熱材料    

超臨界CO2輔助功能化修飾氮化硼    

過渡金屬摻雜的扶手椅型氮化硼納米帶    

多巴胺修飾氮化硼    

改性氮化硼納米片    

納米金剛石修飾氮化硼高柔性高導(dǎo)熱復(fù)合薄膜    

高導(dǎo)熱聚多巴胺修飾氮化硼/聚酰亞胺復(fù)合材料(BN@PDA/PI)    

抗擊穿型環(huán)氧樹脂-氮化硼復(fù)合材料    

銀納米粒子修飾六方氮化硼/芳綸納米纖維導(dǎo)熱復(fù)合材料    

金屬鋁包覆立方氮化硼    

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