氮化硼纳米管和纳米片的合成及性质研究

发布时间：2022-12-04 01:00

　　本论文综述了氮化硼纳米管和纳米片的制备、功能化及应用研究进展,认为合成依然是阻碍氮化硼纳米材料实际应用的主要问题之一。以此为选题依据,本文提出了几种高效制备氮化硼纳米管和纳米片的新方法,系统表征了材料的结构和性质,并研究了其在力学、热学和摩擦学方面的应用,主要内容和结论如下:（1）硼/氧化镁是化学气相沉积法制备氮化硼纳米管的经典前驱物,然而,这种前驱物仅在立式管式炉呈现出较高的反应活性,在水平管式炉中效率较低。X射线衍射表明反应中形成了大量的硼酸镁,高熔点的硼酸镁致使氧化硼失去反应活性。本文分别采用氧化硼和钨酸铵作为氧化镁的替代物,在不锈钢基底表面沉积了高质量的氮化硼纳米管,这种方法有效避免了硼酸盐的形成。（2）氧化镁被认为是硼/氧化镁体系制备氮化硼纳米管的催化剂,但硼酸盐的形成会降低这种催化剂的效率,也会导致氧化镁无法满足经典的气液固生长机制。通过分析反应中的各种物质,我们发现硼化镁能够在氮化硼纳米管生长温区稳定存在且保持液态。因此,本文以硼化镁为催化剂在水平管式炉中制备氮化硼纳米管,结果表明:这种催化剂效率高,重现性好,且能够适用于氧化硼、硼酸和硼/氧化钙等各种硼源。分子动力学模拟... 

【文章页数】：141 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 氮化硼纳米管和纳米片研究进展
    1.1 氮化硼纳米管和纳米片的结构和基本性质
    1.2 氮化硼纳米管和纳米片的合成
        1.2.1 氮化硼纳米管的合成
        1.2.2 氮化硼纳米片的合成
    1.3 氮化硼纳米管和纳米片的功能化
        1.3.1 氮化硼纳米管的功能化
        1.3.2 氮化硼纳米片的功能化
    1.4 氮化硼纳米管和纳米片的应用
        1.4.1 力学
        1.4.2 热学
        1.4.3 摩擦学
        1.4.4 生物医药材料
        1.4.5 辐射屏蔽
        1.4.6 其他应用
    1.5 选题依据和研究内容
第2章 氧化硼和钨酸铵辅助生长氮化硼纳米管
    2.1 引言
    2.2 氧化硼辅助生长氮化硼纳米管
        2.2.1 实验部分
        2.2.2 结果与讨论
        2.2.3 结论
    2.3 钨酸铵辅助生长氮化硼纳米管
        2.3.1 实验部分
        2.3.2 结果与讨论
        2.3.3 结论
    2.4 本章总结
第3章 硼化镁催化生长氮化硼纳米管
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂与材料
        3.2.2 氮化硼纳米管的合成
        3.2.3 表征
        3.2.4 计算方法
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 氮化硼纳米管的合成与表征
        3.3.2 VLS理论概述
        3.3.3 生长机理
        3.3.4 阴极发光光谱和表面润湿性
    3.4 本章总结
第4章 球磨退火法常压制备氮化硼纳米管
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 试剂和材料
        4.2.2 氮化硼纳米管的制备
        4.2.3 氮化硼纳米管/聚氨酯复合材料的制备
        4.2.4 表征
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 氮化硼纳米管的合成和表征
        4.3.2 氮化硼纳米管/聚氨酯复合膜的制备、表征和性质
    4.4 本章小结
第5章 多步法高产率制备氮化硼纳米片
    5.1 引言
    5.2 实验部分
        5.2.1 试剂与材料
        5.2.2 氮化硼纳米片的制备
        5.2.3 双甘肽修饰的氮化硼纳米片/聚氨酯复合膜的制备
        5.2.4 表征
    5.3 结果与讨论
        5.3.1 氮化硼纳米片的合成与表征
        5.3.2 双甘肽修饰的氮化硼纳米片/聚氨酯复合膜的制备与性质
    5.4 本章小结
第6章 乙酸锌模板剂辅助生长薄层氮化硼纳米片
    6.1 引言
    6.2 实验部分
        6.2.1 氮化硼纳米片的制备
        6.2.2 摩擦学测试
        6.2.3 表征
    6.3 结果与讨论
        6.3.1 氮化硼纳米片的合成和表征
        6.3.2 氮化硼纳米片的摩擦学性质
    6.4 本章小结
第7章 单晶硅表面沉积氮化硼纳米片薄膜
    7.1 引言
    7.2 实验部分
        7.2.1 试剂与材料
        7.2.2 氮化硼纳米片的沉积
        7.2.3 摩擦学测试
        7.2.4 表征
    7.3 结果与讨论
        7.3.1 氮化硼纳米片的合成
        7.3.2 氮化硼纳米片的结构
        7.3.3 氮化硼纳米片的化学表征
        7.3.4 氮化硼纳米片的摩擦学性质
        7.3.5 不同基底沉积鳞片状氮化硼纳米片
    7.4 本章小结
第8章 总结与展望
    8.1 总结
    8.2 展望
参考文献
附录Ⅰ 仪器与方法
附录Ⅱ 作者简介
附录Ⅲ 博士期间发表论文及参加会议
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]层状Co/h-BCN纳米复合材料光催化分解水产氧研究（英文）[J]. 张明文,罗志珊,周敏,黄彩进,王心晨.  Science China Materials. 2015(11)
[2]Mg3N2粉末稳定性的实验分析（英文）[J]. 魏芹芹,何建廷,薛成山.  微纳电子技术. 2014(07)



本文编号：3707309