高压对氮化硼纳米管的几何结构_电子结构和光学性质的影响
【精品文章】纳米氮化硼(BN)的特性与应用简介
其强化学惰性和抗氧化性使它在油污燃烧后可以重复使用。 图 8 a 氮化硼纳米片对乙醇、甲苯、泵油、机油和乙二醇五种污染物的吸 附能力；b 多孔氮化硼纳米片和其他吸附材料性能对比，非多孔氮化硼纳米 片、商用块体氮化硼、活性炭 4、储氢材料 氢气是目前最清洁的能源，对解决大气污染问题有着光明的发展前景。 如何能够安全有效的使用和储存氢气，是研究者首要解决的问题。用三聚 氰胺和硼酸作为前驱体，在 900-1100℃制备了多孔 BN 纳米带，比表面积 高达 1488m2/g，是已报道的氮化硼家族中比表面积最大的，其储氢性能也 非常卓越。图 9 所示是氮化硼纳米带的形貌和氢气吸附-脱附曲线。 图 9 氮化硼纳米带的形貌和氢气吸附-脱附曲线 作为一种先进的纳米材料和陶瓷材料，氮化硼纳米材料以其优秀的物理 和化学性能受到了各个领域的青睐，在光电、环保及日化等领域也必将发 挥更重要的作用。我们需要在已有的研究和应用基础上，开拓思路，实现 氮化硼纳米材料的大规模、经济实惠、零污染合成，促进广泛应用。 作者：弋木 参考文献： 1、氮化硼纳米片的制备及其性质研究，杜淼，山东大学。 2、多孔氮化硼纳米片的制备及其在气体吸附领域的应用，谢飞，北京理 工大学。 3、氮化测纳米片的规模化制备工艺探索，张平奇，大连理工大学。 4、氮化硼纳米结构的制备和性能，李娟，广西大学。 5、氮化硼纳米材料的制备及性能研究，袁颂东，华中科技大学。
纳米氮化硼（BN）的特性与应用简介
氮化硼，化学式 BN，一种非氧化物的材料，是碳(C2)的等电子体，其 晶体的晶型结构与石墨相似，是目前研究和应用较多的氮化物陶瓷材料之 一。根据晶体结构类型，BN 主要包括：六方氮化硼(h-BN)、立方氮化硼(cBN)、斜方氮化硼(r-BN)、纤锌矿氮化硼(w-BN)。 图 1 氮化硼晶型结构参数 一、氮化硼具有哪些特性呢？ 作为石墨的结构类似物，BN 某些理化性能却比石墨更加优异。BN 的性 能如下： 1、热学性能 （1）高耐热性：空气中抗氧化温度高达 900℃，惰性环境下在 18002000℃开始分解； （2）高导热性：良好的导热性，使 BN 成为陶瓷材料中导热最佳的材料 之一； （3）低热膨胀系数：膨胀系数为 10-6，仅次于石英，是陶瓷中最小的。 2、电学性能 （1）高温绝缘性好；2000℃下电阻为 104Ω/cm，陶瓷中最好的高温绝缘 材料， （2）良好的介电性能：介电常数为 4，能透微波，常用作雷达天线的外 保护层。 3、化学稳定性 （1）BN 与大多数氧化剂、无机酸/碱不发生化学反应，呈现化学惰性，
氮化硼纳米管在能源存储领域中的应用研究进展综述
氮化硼纳米管在能源存储领域中的应用研究进展综述氮化硼纳米管（BNNTs）是一种多功能的纳米材料，具有很高的力学强度、热导率和电绝缘性能。
由于其独特的结构和优异的性能，氮化硼纳米管在能源存储领域中具有广泛的应用潜力。
本文将综述氮化硼纳米管在锂离子电池、超级电容器和能量存储领域的应用研究进展。
一、氮化硼纳米管在锂离子电池中的应用锂离子电池是当前最重要的便携式能源存储装置之一。
然而，传统的电极材料存在容量限制和安全隐患等问题。
氮化硼纳米管具有高导电性和高化学稳定性，因此被广泛研究作为锂离子电池的电极材料。
研究表明，氮化硼纳米管作为锂离子电池的负极材料具有良好的电化学性能。
其高的比表面积和孔隙结构有利于锂离子的嵌入和迁移，提高了电池的容量。
同时，氮化硼纳米管还能够提高锂离子电池的循环稳定性和充放电速率能力。
此外，氮化硼纳米管还可以用作锂离子电池的电解质添加剂。
添加氮化硼纳米管可以提高电解质的导电性和稳定性，同时还能够增强电解质对锂离子的保护作用，提高电池的循环寿命和安全性能。
二、氮化硼纳米管在超级电容器中的应用超级电容器是一种高能量密度和高功率密度的能量存储装置，具有快速充放电、长循环寿命和良好的安全性能的优点。
氮化硼纳米管作为电极材料可以显著提高超级电容器的性能。
研究表明，氮化硼纳米管作为超级电容器的电极材料具有很高的比电容和良好的循环稳定性。
其高的比表面积和电导率有助于电荷的储存和传输，提高了超级电容器的能量密度和功率密度。
此外，氮化硼纳米管还可以用作超级电容器的电解质添加剂。
添加氮化硼纳米管可以提高电解质的离子导电性和稳定性，同时还能够增强电解质对电极材料的保护作用，延长超级电容器的循环寿命。
三、氮化硼纳米管在能量存储领域中的其他应用除了在锂离子电池和超级电容器中的应用，氮化硼纳米管还在其他能量存储领域展示了潜在的应用价值。
例如，氮化硼纳米管可以用作燃料电池的催化剂支撑材料。
由于其高的化学稳定性和导电性，氮化硼纳米管可以提供稳定的反应界面和高效的电子传输，从而提高燃料电池的性能。
功能化氮化硼纳米管磁性的理论研究
体 系发生 自发磁化 ， 而具有磁性 的氢化 Ｂ Ｎ纳米管是一种亚稳结构． 与此相反 ， 具有磁 性的氟化 Ｂ Ｎ纳米管是
稳定结构 ， 其磁矩随着覆盖率的增加 而增 大， 电子 学性质 与氟原子 在 Ｂ 其 Ｎ纳米 管表 面 的覆 盖 结构有 关． 因
此 ， 有 磁 性 的 氟 化 Ｂ 纳 米 管 比 氢化 Ｂ 具 Ｎ Ｎ纳 米 管 在 实验 上 更 容 易 实现 ． 以预 见 ， 性 氟 化 Ｂ 可 磁 Ｎ纳 米 管 将 在 自旋 电 子 器件 的制 作 中发 挥 巨大 的应 用价 值 ．
［ 关键词］ 氮化硼纳米管 ； 氢化 ； 氟化 ； 自发磁化 ［ 中图分类号］ ０ ６ ４ ［ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １７ ２９ （０ ０ ０ Ｏ６ ０ ６ ２— ５ ０ ２ １ ）６一 ０ ４— ８
１ 引 言
近年来 ，由于非 金属 磁性材 料在 自旋 电子学 中潜在 的巨大应 用价值 而使其 成 为非 金 属材 料领 域研 究 的热点之 一 ． 别是 在实验 上发 现 含 有 ｃ 特 ∞的聚 合 物体 系 和质 子 辐 照 的石 墨 ＿ 具 有 常温 铁 磁 特性 ２ 以来 ， 对非 金属材 料 的磁性 机制 以及具 有类似 性 质 的材料 进行 了大量 的理论 研究 ． ｅｔｅ 人 － 采 Ｌｈｉ ｎ等 ｎ ４
虽然在理论上对非金属磁性材料进行了大量的研究为实验上合成这类材料提供了有价值的理论指导然而在实验上合成含有特定缺陷的纳米材料是非常困难的因此成功合成非金属磁性纳米材料具有很大的挑战性
第 ３ 第 ６期 ２卷
２１ ０ ０年 １ １月
泰 山 学 院 学 报
Ｊ ＯＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｔ Ｓ ＡＩ ＨＡＮ ＵＮ ＶＥＲ Ｉ Ｙ Ｉ ＳＴ
氮化硼纳米管与碳纳米管的异同
氮化硼纳米管与碳纳米管的异同氮化硼纳米管和碳纳米管都是纳米材料的一种，它们在材料性质、制备方法、应用领域等方面有着一定的异同。
首先来看两种纳米管的相同点。
氮化硼纳米管和碳纳米管都是直径在纳米级尺寸范围内，长度可达数十微米以上的纳米管状材料。
它们的直径通常在1-100纳米之间，比普通的材料更加细小，因此具有很大的比表面积。
由于纳米管的特殊结构和尺寸效应，具有许多优异的性能，比如高比表面积、高强度、良好的导电性和导热性等。
因此，氮化硼纳米管和碳纳米管都具有很强的应用潜力。
其次，我们来看两种纳米管的异同点。
在材料性质方面，氮化硼纳米管是由氮化硼原子构成的纳米管，具有很高的硬度和热导率，同时还具有优异的化学稳定性和电学性能。
碳纳米管则是由碳原子构成的纳米管，具有优异的力学性能和导电性能，同时也具有很高的化学稳定性。
因此，氮化硼纳米管和碳纳米管在某些性能方面有相似之处，但在其他方面又有着明显的差异。
在制备方法方面，氮化硼纳米管的制备相对较为困难，目前主要通过化学气相沉积、化学气相沉积等方法来制备。
而碳纳米管的制备方法比较多样，主要包括电弧放电法、化学气相沉积法、化学汽相沉积法等多种方法。
因此，制备氮化硼纳米管相对来说更为困难，技术要求更高。
在应用领域方面，氮化硼纳米管和碳纳米管也有着各自的特点。
氮化硼纳米管由于其优异的硬度和导电性能，在纳米材料增强复合材料、导热材料、电子器件等领域都有着广泛的应用。
而碳纳米管由于其优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于材料强化、导电材料、催化剂载体等领域。
综上所述，氮化硼纳米管和碳纳米管虽然在材料性质、制备方法、应用领域等方面有着一定的异同，但都具有很强的应用潜力。
随着纳米技术的不断发展，相信这两种纳米管在未来将有着更广泛的应用和发展。
氮化硼纳米管
氮化硼纳米管
1 硼化氮纳米管简介
硼化氮纳米管是一种尺度小于百分之百米的无定形的固体材料，由硼元素与氮元素组成。
它是一种独特的类金属半导体结构，形状有单壁纳米管、双壁纳米管和多壁纳米管三种，其尺寸可以调节，表面对应的有机或无机物质可以受到调控。
2 硼化氮纳米管的特征
硼化氮纳米管具有电导性、光学特性、电致变色性、分子辨识能力等特点，并由于它可以与大多数有机物或者无机物进行化学接合，因此在化学感应、生物感应、传感、复合材料等方面等具有广泛的应用前景。
此外，这种半导体化的形状特性使其具有优异的电子、电荷输运能力，可以用于各种电子器件，包括生物传感器、储存器件和逻辑电路等。
硼化氮纳米管具有体积小，加工性好，制备成本低，表面电子性可调控，可利用于更多导电、磁导热和光学性质、机械性质、生物相容性等特定技术研究与应用。
3 硼化氮纳米管的应用
由于硼化氮纳米管具有优异的特征，因此在金属材料表面涂覆、聚合物增强复合材料等方面有着潜在的应用前景。
另外，硼化氮纳米管也可以作为电化学气体传感器的工作电极，可以检测出复杂的气体环境变化和有机污染物，用于环境监测和安全预警。
此外，硼化氮纳
米管还可以用于润滑剂、碳化物、生物传感器、液体检测仪器、电子存储器件等的的制备。
4 结论
硼化氮纳米管的独特外形和调节表面可以为特定任务提供有效的物理和化学作用，具有广泛的应用前景。
由于其窄的尺寸和调控的表面电性，因此具有独特的电子、电荷输运能力，在制备复合材料、电子存储器件、传感器、净化水源等方面具有明显的优势。
透射电子显微镜实验报告
透射电子显微镜（TEM）实验报告学院：班级：姓名：学号：2016年6月21日实验报告一、实验目的与任务1.熟悉透射电子显微镜的基本构造2.初步了解透射电镜操作过程。
3.初步掌握样品的制样方法。
4.学会分析典型组织图像。
二、透射电镜的结构与原理透射电镜以波长极短的电子束作为光源，电子束经由聚光镜系统的电磁透镜将其聚焦成一束近似平行的光线穿透样品，再经成像系统的电磁透镜成像和放大，然后电子束投射到主镜简最下方的荧光屏上而形成所观察的图像。
在材料科学研究领域，透射电镜主要可用于材料微区的组织形貌观察、晶体缺陷分析和晶体结构测定。
透射电子显微镜按加速电压分类，通常可分为常规电镜(100kV)、高压电镜(300kV)和超高压电镜(500kV以上)。
提高加速电压，可缩短入射电子的波长。
一方面有利于提高电镜的分辨率；同时又可以提高对试样的穿透能力，这不仅可以放宽对试样减薄的要求，而且厚试样与近二维状态的薄试样相比，更接近三维的实际情况。
就当前各研究领域使用的透射电镜来看，其主要三个性能指标大致如下：加速电压：80～3000kV分辨率：点分辨率为0.2～0.35nm、线分辨率为0.1～0.2nm最高放大倍数：30～100万倍尽管近年来商品电镜的型号繁多，高性能多用途的透射电镜不断出现，但总体说来，透射电镜一般由电子光学系统、真空系统、电源及控制系统三大部分组成。
此外，还包括一些附加的仪器和部件、软件等。
有关的透射电镜的工作原理可参照教材，并结合本实验室的透射电镜，根据具体情况进行介绍和讲解。
以下仅对透射电镜的基本结构作简单介绍。
1.电子光学系统电子光学系统通常又称为镜筒，是电镜的最基本组成部分，是用于提供照明、成像、显像和记录的装置。
整个镜筒自上而下顺序排列着电子枪、双聚光镜、样品室、物镜、中间镜、投影镜、观察室、荧光屏及照相室等。
通常又把电子光学系统分为照明、成像和观察记录部分。
2.真空系统为保证电镜正常工作，要求电子光学系统应处于真空状态下。
氮化硼合成及应用的研究
山 东 机 械
Ｎ Ｏ ．６，２００４
－１７ －
试验与研究
Ｓ Ｈ Ｉ Ｙ Ａ Ｎ Ｙ Ｕ Ｙ Ａ Ｎ ＪＩＵ
山 东 机 械
的温度，二是在封闭容器中进行，避免了组分挥 发。作为一种低温低压合成方法，被用于在低温 下合成立方氮化硼［９］。
４．２ 苯 热 合 成 作 为 近 几 年 兴 起 的 一 种 低 温纳米材料合成方法，苯热合成受到广泛关注。 苯由于其稳定的共轭结构，是溶剂热合成的优 良溶剂，最近成功地发展成苯热合成技术。如， ［１０］，［１１］ 中 提 到 的 制 备 方 法 ， 其 具 体 反 应 是 Ｂ Ｃ Ｌ３＋Ｌｉ３Ｎ ＝Ｂ Ｎ ＋ ＬｉＣ ｌ或 Ｂ Ｂ ｒ３＋Ｌｉ３Ｎ ＝Ｂ Ｎ ＋ＬｉＣ ｌ． 反应 温度只有 ４５０℃。苯热合成技术可以在相对低的 温度和压力下制备出通常在极端条件下才能制 得的、在超高压下才能存在的亚稳相。这种方法 实现了低温低压制备立方氮化硼．但是这种方 法尚处于实验研究阶段，是一种很有应用潜力 的合成方法法。
关键词：氮化硼 六方相 立方相 应用 合成
Ｓｔｕｄｙ ｏｆＡ ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＆ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆＢ ｏｒｏｎ Ｎ ｉｔｒｉｄｅ
Ｇ ｕｏ Ｓｈｅｎｇｇｕａｎｇ１ Ｌｕ Ｂ ｏ２ Ｗ ａｎｇ Ｊｉｓｅｎ２ Ｎ ｉｎｇ Ｈ ｏｎｇｔａｏ２ Ｘ ｕ Ｑ ｉｎｇｘｉｎ２ （ １．Ｊｉｎａｎ Ｇ ｅｎｅｒａｌＩｒｏｎ ａｎｄ ＳｔｅｅｌＣ ｏ． ２．Ｃ ｏｌｌｅｇｅ ｏｆＭ ａｔｅｒｉａｌ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕ ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）
氮化硼纳米片的制备及其应用研究进展
氮化硼纳米片的制备及其应用研究进展杜淼;李阳;张光荣【摘要】近些年,氮化硼纳米片越来越受到人们的重视.与石墨烯相比,氮化硼纳米片具有耐高温、宽带隙以及更好的抗氧化性等优异的性能.这些优异的力学、电学和光学等性质使氮化硼纳米片在某些领域比石墨烯具有更好的应用前景.结合近几年国内外研究现状,综述了机械剥离法、化学气相沉积法和液相插层剥离法等3种制备氮化硼纳米片的方法,并分析了各种方法的优点和不足之处.介绍了氮化硼纳米片的应用研究进展,并对其未来的发展做了展望.【期刊名称】《无机盐工业》【年(卷),期】2019(051)002【总页数】4页(P8-10,34)【关键词】氮化硼;纳米片;石墨烯;化学气相沉积法【作者】杜淼;李阳;张光荣【作者单位】齐鲁师范学院化学与化工学院,山东济南250200;山东师范大学化学化工与材料科学学院;齐鲁师范学院化学与化工学院,山东济南250200;齐鲁师范学院化学与化工学院,山东济南250200【正文语种】中文【中图分类】TQ128.1氮化硼（boron nitride，BN）是由Ⅲ族的硼原子和Ⅴ族的氮原子组成的一种重要的Ⅲ-Ⅴ族化合物。
因为硼原子与氮原子采用不同的混合方式，所以形成了几种不同的晶型，比较常见的有2 种杂化方式：sp2 杂化和sp3 杂化。
sp2 杂化的BN 主要包含六方氮化硼（h-BN）和三方氮化硼（r-BN）；sp3 杂化的BN 主要包含立方氮化硼（c-BN）和纤锌矿氮化硼（w-BN）。
氮化硼纳米片（boron nitride nanosheets，BNNSs）是由多个六元环的硼吖嗪（borazine）所构成，与石墨烯互为等电子体［1］。
由于BNNSs 的颜色为白色，所以也称为“白石墨烯”或“硼墨烯”。
BNNSs 的上下层之间存在较弱的范德华力，层间的叠加属于AA′堆积，即硼原子和氮原子沿c 轴依次交错排列，而石墨烯层间则是半六边形的叠加属于AB 堆积，如图1所示［2］。
六方氮化硼高导热纳米材料:晶体结构、导热机理及表面修饰改性
六方氮化硼高导热纳米材料：晶体结构、导热机理及表面修饰改性李佩悦;马立云;谢恩俊;任子杰;周新军;高惠民;吴建新【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2022(36)6【摘要】六方氮化硼(h-BN)纳米材料,如氮化硼纳米颗粒(BNNPs)、氮化硼纳米管(BNNTs)、氮化硼纳米纤维(BNNFs)、氮化硼纳米片(BNNSs),被认为是近年来最有前途的无机纳米材料。
它们具有独特的理化性能,包括超宽带隙(5.0~6.0 eV)、高导热率(50~600 W/(m·K))、高机械强度等,在覆铜板(CCL)、电子封装(EMC)、热界面材料(TIMs)、发光二极管(LED)以及相变储能(PCMs)等领域具有广阔的应用前景。
与其他功能材料一样,为改善其在聚合物复合材料中的分散性和界面亲和性,在其填充聚合物材料之前,通常要对其进行表面改性,最终达到改善聚合物复合材料的力学性能、导热性能及介电性能的目的。
但由于h-BN特殊的晶体结构,使得其具有极强的化学惰性和抗氧化性,一方面,与石墨烯类似,每一个h-BN层中,B原子和N原子通过强共价键相连,但由于B和N的电负性不同,这种共价键具有类似离子键的特征,相比石墨结构中的C-C共价键,B-N键更强,更难以断裂。
另一方面,不同于石墨片层间的AB型堆积,h-BN片层间为AA′型堆积,相邻层中B和N原子交替堆积产生“Lip-lip”作用,使得层间的极性相互作用强于石墨层间的范德华力。
另外,h-BN在合成过程中,除了边缘上残留有痕量的-OH及-NH_(2)基团外,几乎没有其它官能团,极大加剧了h-BN表面修饰改性的难度。
常用的碳纳米材料改性方法并不能使h-BN改性达到满意的效果,因此许多新的方法和药剂被用来设计修饰h-BN纳米材料。
本文根据h-BN晶体结构、制备方法和表面性质,从共价键和非共价键功能化修饰两个方面,重点总结修饰改性药剂的设计选择以及对复合材料性能影响的研究进展,最后,对未来h-BN功能化的具体措施及修饰药剂设计选择的发展方向进行了展望。
氮化硼陶瓷击穿电压
氮化硼陶瓷击穿电压
氮化硼陶瓷是一种优秀的绝缘材料，具有极高的击穿电压。
击穿电压是指在电场作用下，材料内部发生击穿的最小电压值。
氮化硼陶瓷的击穿电压通常在数千伏至数十万伏之间，具有很高的绝缘性能。
氮化硼陶瓷的高击穿电压主要得益于其独特的晶体结构。
氮化硼由氮原子和硼原子组成的晶格结构十分坚固稳定，能够有效阻止电子的运动。
当外加电场作用下，氮化硼陶瓷能够抵抗电荷的运动，并阻止电流的流动，从而达到高击穿电压的效果。
氮化硼陶瓷还具有很高的绝缘强度。
绝缘强度是指材料在电场作用下能够承受的最大电场强度。
氮化硼陶瓷的绝缘强度通常在数千伏/毫米至数十万伏/毫米之间，比普通绝缘材料高出数倍。
这意味着氮化硼陶瓷能够承受更高的电场强度，不易发生击穿。
由于氮化硼陶瓷具有高击穿电压和高绝缘强度的特点，因此被广泛应用于电力设备、电子器件和高压绝缘等领域。
例如，在高压开关中，氮化硼陶瓷可用作隔离介质，确保设备的安全运行。
在电力输电线路中，氮化硼陶瓷可以用来制造绝缘子，防止电流泄漏和短路发生。
此外，氮化硼陶瓷还可以用于制造高压电容器、高压电缆和高压电阻等电子器件，保证设备的可靠性和稳定性。
氮化硼陶瓷具有极高的击穿电压，这得益于其独特的晶体结构和高绝缘强度。
它在电力设备、电子器件和高压绝缘等领域发挥着重要
的作用。
通过进一步研究和应用，相信氮化硼陶瓷的性能还会得到进一步的提升，为人类创造更多的可能性。
六方氮化硼紫外吸收峰-概述说明以及解释
六方氮化硼紫外吸收峰-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容可以描述六方氮化硼紫外吸收峰的背景和重要性。
以下是概述部分的内容建议：六方氮化硼（h-BN）是一种具有特殊结构和性质的二维材料。
它由B 和N原子组成，具有六角形的晶格结构。
由于其独特的化学成分和晶体结构，六方氮化硼在各个领域中具有广泛的应用前景。
紫外吸收峰是六方氮化硼独特的光学性质之一，指的是在紫外光区域内发生的特定吸收峰。
这一特性使得六方氮化硼在紫外光谱学、光电子学和其他相关领域中成为研究的热点。
通过研究六方氮化硼的紫外吸收峰，我们可以了解其能带结构、能带间距以及电子结构等方面的信息。
本文旨在介绍六方氮化硼紫外吸收峰的特性、制备方法以及影响因素等方面的内容，并探讨其在材料科学、能源领域和光电子学等领域的潜在应用前景。
通过深入了解六方氮化硼的紫外吸收峰，我们可以更好地理解其在相关领域中的应用和发展趋势，为材料研究与应用提供理论指导和实验依据。
在接下来的正文部分，我们将首先介绍六方氮化硼的特性和制备方法，然后重点讨论六方氮化硼的光学性质，包括紫外吸收峰的起源、位置和强度等方面。
接着，我们将进一步探讨影响六方氮化硼紫外吸收峰的因素，并展望其在材料科学和光电子学等领域的应用前景。
通过本文的内容，读者将能够全面了解六方氮化硼紫外吸收峰的特性和应用价值，进一步提高对该材料的认识和理解。
希望本文能为相关领域的研究者提供参考和启发，推动六方氮化硼的应用与发展。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以包括以下信息：在本文中，我们将按照以下结构来介绍六方氮化硼紫外吸收峰的相关内容。
首先，我们将在引言部分概述整篇文章的内容。
介绍六方氮化硼紫外吸收峰的研究意义以及该领域的研究现状。
接下来，在正文部分，我们将分为三个子节来讨论关于六方氮化硼的特性、制备方法和光学性质。
在2.1节中，我们将介绍六方氮化硼的晶体结构、力学性能和化学性质等方面的特性。
在2.2节中，我们将详细讨论六方氮化硼的制备方法和相关工艺。
深入理解纳米结构的物理化学性质
深入理解纳米结构的物理化学性质深入理解纳米结构的物理化学性质纳米科技是当今科学领域的热点之一，其在材料科学、化学、物理学和生物学等领域都有着广泛的应用。
纳米材料具有与其宏观材料相比独特的物理化学性质，这使得我们需要深入理解纳米结构的特性和行为。
首先，纳米结构的物理化学性质受到尺寸效应的显著影响。
尺寸效应是指当材料尺寸减小到纳米级别时，由于表面积增大和体积减小，导致材料的性质发生变化。
例如，纳米颗粒的表面积相对于体积更大，导致表面原子和分子与外界环境发生更多的相互作用，使得纳米颗粒的表面活性增强。
此外，量子效应也是纳米材料独特的性质之一。
在纳米尺度下，由于量子限制效应，电子和光子行为发生变化，使得纳米材料的光学、电学和磁学性质呈现出与宏观材料截然不同的特征。
其次，纳米结构的物理化学性质还受到表面效应的影响。
纳米材料的表面与体积相比更多，表面原子和分子之间的相互作用和能量传递更加显著。
由于表面能的存在，纳米颗粒表面的原子和分子会呈现出与内部不同的物理化学性质。
例如，纳米颗粒的表面活性位点可以增强催化活性，使得纳米材料在催化反应中表现出优越的性能。
此外，表面效应还可以改变纳米材料的热稳定性、光学吸收性能等。
第三，纳米结构的物理化学性质还受到形貌效应的影响。
纳米材料可以具有不同的形貌，如纳米颗粒、纳米线、纳米片等。
这些不同形貌的纳米结构具有不同的物理化学性质。
例如，纳米线具有高比表面积和低阻抗，适合用于传感器和电子器件。
而纳米片则具有良好的光学性能，适用于光学器件和光伏电池。
最后，纳米结构的物理化学性质还可以通过纳米材料的制备方法进行调控。
纳米材料的制备方法具有多样性，如热力学法、溶液法、气相法等。
不同的制备方法可以得到具有不同物理化学性质的纳米材料。
通过合理选择制备方法、控制反应条件和调节制备参数，可以精确控制纳米材料的物理化学性质，实现对其性能的定向调控。
综上所述，深入理解纳米结构的物理化学性质对于纳米科技的发展和应用至关重要。
氮化硼纳米管的合成与表征
ａ１０ ｔ ０℃ ｕ ｄ ｒ ｈ ａｂ ｎａ ｏｐ ｅｅ ４ ｎ ｅ ｔｅｃｒｏ ｔ ｓｈｒ．Ｘ—ｒ ｉｒ ｔ ｎ Ｘ Ｄ）ｒｓｌ ｉｄｃｔ ｈ ｔ ｈ ｒｃ ｒ ｔ ｂｏｐｉ ｅ ｋ ｍ ａ ｄｆａ ｉ （ Ｒ ｙ ｆｃｏ ｅｕｔ ｎ ｉ ｅ ｔａ ｃ ａａｔ ｉ ｉ ａｓｒｔ ｎｐ ａ ｓ ａｄ ｅ ｓｃ ｏ ｏ ｅａｏａ Ｂ ｅｅ ｅ ｌａ ｙ ｃｎ ｉｇ ｌ ｔ ｎｃｍ ｃｏｃｐ （ Ｅ ｆ ｘｇｎ ｌ Ｎｗ ｒ ｒ ｃ ｒ ．Ｓ ａ ｎ ｅ ｒ ｉ ｉｒｓｏｙ Ｓ Ｍ）ｏ ｓｒａｉ ｏ ｅ ｅｎ ｎｔｈ ｓ ａ ｅｉｌ ｈ ｖｙ ｅｌ ｎ ｅ ｃｏ ｂｅｖｔ ｎｓ ｗ ｄｔ ａ ｏ ｅ ｄａ ｐ ｃ ｏ ｈ ｈ ｕ ｈ ｓ ａ
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为 原 料 ， 用 Ｃ Ｄ法 大 量 合 成 了 含 铁 的 氮 化 硼 纳 米 管 ， 以 用 采 Ｖ 可 在 磁 性材 料 上 ， 面 的 氮 化 硼 管 对铁 起 到保 护 作 用 。 外
图 １ 产 物 的 ＸＲ Ｄ图
Ｆ ｇ １ Ｘ —ｒ ｙ ｄ ｆａ ｔ ｎ ｐ ｔ ｍ ｆｔ ｅ ｐ ｏ ｕ ｔ ｉ． ａ ｉ ｃ ｉ ａｔ ｒ ｏ ｅ ｏ ｈ ｒ ｄ ｃ
氮化硼用途
氮化硼用途
氮化硼是一种非常重要的陶瓷材料，它广泛地应用于许多领域。
本文将从以下几个方面介绍氮化硼的用途。
一、切削加工
氮化硼具有非常高的硬度和耐磨性，因此可以作为刀具的切削材料。
氮化硼刀具可以用来加工非常硬的材料，例如钢、铸铁、铜合金和铝合金等。
在高速切削过程中，氮化硼刀具可以减少切削热量和切削力，从而提高加工效率和刀具寿命。
二、热处理
氮化硼可以用来制备高温陶瓷，例如氮化硼陶瓷和氮化硼纤维。
这些陶瓷具有非常高的熔点和耐高温性能，可以用来制作炉具、储能设备和高温传感器等。
三、电子器件
氮化硼可以用来制备半导体材料，例如p型氮化硼和n型氮化硼。
这些材料可以用来制作发光二极管、激光二极管和高电子迁移率晶体管等电子器件。
四、防护装备
氮化硼具有非常好的防弹性能，因此可以用来制作防弹材料。
例如，
氮化硼陶瓷可以用来制作防弹板和防弹盾牌等。
此外，氮化硼还可以用来制作防护眼镜和防弹衣等装备。
五、其他领域
除了以上介绍的应用领域，氮化硼还可以用来制作高温润滑剂、高温密封材料和纳米陶瓷等。
此外，氮化硼还可以用来制备特种玻璃和陶瓷纤维等。
氮化硼作为一种重要的陶瓷材料，具有非常广泛的应用前景。
在未来，随着技术的不断发展和应用领域的不断拓展，氮化硼的用途将会更加多样化和广泛化。
氮化硼纳米管的表面修饰与应用
氮 化 硼纳 米 管的 表 面修 饰 与应 用
赵国 钱 丽 ， 来 李 婕 ， 吉 潘 叶 ， 云 伟 ， 琼 张 平 ， 王 林 ， 新 谷 乐
（． １ 武汉工程 大 学材 料科 学与 工程 学院 ，湖北 武 汉 ４ ０ ７ ３ ０４ ２ 武汉 工程 大学纳米 材料 与新 型陶瓷研 究 中心 ，湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ． ３ ０ ４
ｃ ｖ ｌｎｔｇｒｆｉｇ ａ ｄ ｐ ｅｉ ｕ ｃｉｎ ｌ ａ ｉ ｓ （ ，ｃ ［７。 ］ ｏ ａｅ ａ ｔｎ ｎ ｅ ｌ ｎｇ ｆ ｎ ｔｏ ａｉ ｔ ｚ ｏｎ ｂ ） １ ， ＿
１ １ 表 面 修 饰 原 理 ．
按 照不 同 的机 理 ， Ｎ Ｂ ＮＴｓ 面 修饰 分 为 非共 表 价 修饰 和共 价 修 饰． 有 的 非共 价 修 饰 主要 涉 及 现
子 的 亲 和 作 用 ， 现 表 面 包 覆 ， 得 稳 定 悬 浮 的 实 获
Ｂ ＮＮＴ 溶 液 ． 利 用 一非 共 价 作 用 修 饰 Ｂ 在 ＮＮＴｓ 研究 中， ｌｅｇ等口 驯 利 用 Ｂ Ｇｏｂ ｒ ＮＮＴ ｓ与 含 双 键 或 苯环 的共 轭有 机物 之 间 一 用 实现 Ｂ 作 ＮＮＴ 包 裹 ， ｓ
子 在 ＢＮＮＴｓ 表 面 的 共 价 自 组 装 ，用 来 调 整
Ｂ ＮＮＴ ｓ的 带 隙 结 构 ，可 用 制 作 单 电 子 晶 体 管 、 生 物传 感器 、 离子 体 波 导 管 或 者新 型复 合 材 料 、 等 催 化 剂材料 等 ． 另 外 由 于 Ｂ ＮＴ Ｎ ｓ中 的 硼 元 素 是 缺 电 子 原 子 ， 相 当于刘 易 斯酸 ， 而有 人利 用 Ｂ 因 ＮＮＴ ｓ具 刘 易 斯 酸 的性质 ， 用刘 易 斯酸 碱反 应原 理 对 Ｂ 利 ＮＮＴｓ 进
单壁氮化硼纳米管拉曼散射强度的计算
单壁氮化硼纳米管拉曼散射强度的
计算
单壁氮化硼（BN）纳米管是一种具有特殊性质的新型纳米材料，具有优异的热稳定性、机械性能和电学性能。
该材料在纳米电子学、光电子学和纳米机械方面具有广泛的应用前景。
为了深入研究其性质和应用价值，需要对其拉曼散射强度进行计算和研究。
拉曼散射是一种非常有用的方法，可以用来研究和分析物质的分子结构、晶体结构和化学键性质等。
在拉曼散射实验中，激光照射样品后，部分光子会散射出去，这些散射光子会与样品内部的原子或分子相互作用，产生不同的频率和强度的散射光。
对于单壁氮化硼纳米管，其拉曼散射强度的计算需要考虑其结构和基本参数。
其结构是由一层由异质原子组成的B和N原子的晶格构成，由于其层厚度比较薄，较低的散射截面和波长具有很高的敏感性。
在计算拉曼散射强度时需要考虑所用的计算方法和数学模型。
一种常用的计算方法是密度泛函理论（DFT），该方法主要用于计算化学反应和电子结构等方面的问题。
在单壁氮化硼纳米管的拉曼散射强度计算中，DFT计算方法可以考
虑其晶格参数、B-N键长和键角度等结构参数，建立相应的计算模型。
利用DFT计算模型可以确定单壁氮化硼纳米管的力常数、势能函数和对称性等参数，这些参数可以帮助我们理解其拉曼散射强度的来源和变化规律。
在实际的计算中，需要将样品与空气的介电函数和散射强度等参数纳入考虑，进一步提高计算的准确性和可靠性。
总体上，单壁氮化硼纳米管的拉曼散射强度计算是一项复杂和多层次的任务，需要综合考虑材料结构、计算方法和数学模型等多个方面的因素。
未来，可以通过深入研究和改进计算方法，探索该材料的潜在应用价值，为其在相关领域的应用做出贡献。
氮化硼的结构
氮化硼的结构氮化硼（Boron Nitride，BN）是一种无机结构化合物，以硼（B）和氮（N）的原子组成，通常以白色粉末形式存在。
氮化硼具有多种结构，其中最常见的是类石墨烯结构，其中硼原子以六边形结构排列，由三种原子组成，分别是硼、氮和空位，其中空位由氮原子和硼原子共享。
由于氮化硼的结构拥有非常独特的性质，它具有高折射率、低热传导系数、热稳定性，以及抗静电和散热性能，因此在多种领域中均有广泛应用。
氮化硼在电子行业中的应用很广泛，包括制造集成电路、电、电晶体管、晶体管和电阻等元器件。
此外，氮化硼还可用于制造电子元件的封装，以及电子组件的内部绝缘和结构支撑。
氮化硼的结构还可用于制造精密的机械零件，以及具有高耐热性的热电器、热交换器和加热器等。
此外，由于氮化硼具有高折射率，可用于制造高精度光学元件，如激光器、滤光片和放大镜等。
氮化硼具有抗腐蚀性，可用于制造耐酸碱和多种环境条件下的电子元件、电气元件和精密机械零件。
此外，氮化硼还用于制造分子筛、材料表面贴附剂和粘合剂。
由于氮化硼具有多种优良性质，因此在医学、化学、电子、航空航天、机械以及其他领域均有广泛的应用。
由于氮化硼具有高抗热和抗腐蚀性，因此也可用于制造各种精密机械零件。
总之，氮化硼是一种具有多种特性及用途的无机结构化合物，由硼和氮原子组成，以类石墨烯结构排列，具有高折射率、低热传导系数、热稳定性，以及抗静电和散热性能。
可以用于制造集成电路、电、电晶体管、晶体管和电阻等元器件，以及精密的机械零件，以及具有高耐热性的热电器、热交换器和加热器等。
此外，氮化硼还可用于制造高精度光学元件，如激光器、滤光片和放大镜等，以及用于制造耐酸碱和多种环境条件下的电子元件、电气元件和精密机械零件等。
用高压蒸汽／冷凝器(PVC)法制取氮化硼纳米管
收 稿 日期 ：０ Ｏ ０ 一 Ｉ ２ｌ一 ６ １
使 用 硅 量 子 颗 粒 的薄 膜 太 阳 电池
日本 东 京 工 业 大 学 开 发 成 功 一 种 采 用 了硅 量 子 颗 粒 （ ｏ ） 小 品粒 的薄 膜 太 阳 电池 。这 种 太 阳 电池 当受 到 光 线 照 射 时所 ｄ ｔ微 显 示 的 电压 （ 放 电压 ） 到 了 ５ ８ ｍ 这 是 当 前 世 界 最 高 值 。现 在 所 制 得 的元 件 可 将 光 转 换 成 电能 的 转 换 效 率 高 达 ０ １ 开 达 １ Ｖｃｉ ａ — ｑ ｅｍｅＪ ｔ １ Ｊ ．Ｍ ｉ ｏ ｌ ｔｏ ，２ ０ ） ｄ ｉ ９ ａｒ ｔｎＲｉｕ ｌ ，ｅ ．［］ ｓ ａ ｃ ｅｅ ｒｎＪ （０ ８ ，ｏ： ｒ ｃ
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《 业材 料 》 ２ １ ５ （ ） ６ ） 工 ，０ ０， ８ ５ ： ３
用 高 压 蒸 汽／ 凝 器 （ Ｖ 法 制 取 氮化 硼 纳 米 管 冷 Ｐ Ｃ）
美 国 的 ＮＡ Ａ 兰 勒 研 究 中心 和 国家 宇 航 研 究 所 的研 究 人 员共 同协 作 研 究 成 功 运 用 高 压 蒸 汽 ／ 凝 器 法 （ ＶＣ法 ） 取 高 Ｓ 冷 Ｐ 制
氮化硼不导电的原因
氮化硼不导电的原因
氮化硼是一种重要的超导材料，其优良的超导性能引领着新一轮超导材料的研发。
但同时，氮化硼又是一种不导电的材料，因此我们如何解释这一矛盾现象？
目前，人们对氮化硼不导电的原因有多种解释。
首先，氮化硼的原子组成极为简单，由硼原子、氮原子构成，因此氮化硼的取向性比其他材料要低，这就造成了氮化硼的电子受限，这类受限电子无法进行移动，从而导致氮化硼不导电。
其次，氮化硼中的氮原子本身拥有较强吸电性，这使得外界电场对氮化硼的电子水平影响较大，以致于氮化硼在一定的电场强度下不起作用，即氮化硼的电性不会随外加电场的增大而发生明显的改变，使得其不导电。
此外，氮化硼由于化学结构的原因，采用准一维结构，这一结构也会影响氮化硼的导电特性。
在晶体中，离子会出现可以破坏带电粒子的团簇，这些离子在团簇中只允许一个带电粒子穿过，也就是说会大大限制电子的穿越，从而使固体不导电。
氮化硼就是典型的受到离子簇阻碍电子穿越而不导电的例子。
尽管氮化硼是一种不导电的材料，但它的特殊的电学性质又让它具备超导特性。
氮化硼在低温时，其电阻率会出现极大降低，从而产生超导特性。
在高温条件，氮化硼仍处于不导电状态，这说明，低温对氮化硼电子的能级等有重要的影响，从而使其具备超导特性。
总之，氮化硼的不导电与其简单的原子结构，氮原子的吸电性以及准一维链结构和低温对它电子能级等重要原因有关。
虽然氮化硼是一种不导电的材料，但它仍具有良好的超导性能，其重要作用无疑是对材料科学产生了巨大的启示。
氮化硼晶体结构
氮化硼晶体结构
氮化硼是由氮元素和硼元素组成的化合物，是一种重要的半导体材料。
氮化硼具有多种形式，其中晶体构型是最重要的，因其在电子器件、传感器及其他电子电路中发挥重要作用。
本文将详细介绍氮化硼晶体的结构。
氮化硼晶体具有半导体性质，其特性主要取决于它的结构。
它的晶体结构由氮元素和硼元素组成的四方立方结构构成，每一面片上都有六个氮原子和四个硼原子。
每个硼原子都和三个氮原子相邻，而每个氮原子也被邻接的三个硼原子所包围。
氮化硼的晶体构型非常独特，是由电子和空隙结构组成的，其核心是N-B键，其中N和B分别为氮和硼原子。
在晶体构型中，氮原子具有比硼原子更多的电子，从而确保氮原子的负电荷大于硼原子，从而形成N-B键。
氮化硼晶体结构也是如何影响其性能的？氮化硼具有半导体特性，这意味着他们可以将电能转换为光能，反之亦然。
氮化硼晶体具有电子和空隙的结构，使其具有了非常高的电导率，可以促进电子的自由运动。
此外，氮化硼晶体结构还决定了它的热稳定性。
由于氮原子和硼原子相连的N-B键拥有更多的电子，使它具有较强的吸热效应，这就使得氮化硼晶体更加热稳定。
氮化硼晶体结构也决定了它的机械性能。
硼氮键体系同时具有较高的抗疲劳性能，使其具有良好的耐热阻尼性能和抗拉强度。
此外，由于氮化硼晶体结构属于自然层晶结构，也就是说，它的晶体层次结
构很容易形成，可以使它更强大、更耐用。
综上所述，氮化硼晶体结构是一种特殊的结构，在诸多器件中发挥着重要作用。
它具有非常高的抗热性、抗拉强度以及良好的热稳定性，是一种具有重要应用价值的材料。
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高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和光学性质的影响*何开华1)郑 广1)吕 涛1)陈 刚1)姬广富2)1)(中国地质大学数学与物理学院,武汉 430074)2)(中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理国防重点实验室,绵阳 621900)(2005年11月29日收到;2005年12月12日收到修改稿)运用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),计算研究了纳米管BN(5,5)在不同压力条件下的几何结构、电子结构和光学性质.在高压条件下管口形状发生了较大的变化.与闪锌矿结构BN 比较分析发现两种结构间存在一些性质上的差异:首先,在外压力作用下,BN(5,5)纳米管的带隙随压力增大而减小,变化率为-0 01795eV GPa,而闪锌矿结构BN 随压力增大而增大;其次光吸收谱在压力条件下,没有和闪锌矿结构B N 一样发生 蓝移 ,相反在红外方向有所拓展;但纳米管BN(5,5)电子的转移方向和立方B N 相同,与BP(5,5)相反.通过分析电子态密度图,纳米管BN(5,5)有较强的离子性,随着压力的增大离子性减弱.关键词:氮化硼纳米管,密度泛函理论(DFT),电子结构PACC :7115B,7120*中国工程物理研究院自然科学基金(批准号:20030103)资助的课题. 通讯联系人.E_mail:c yfjkf@1 引言纳米碳管自1991年[1]被发现以来,因具有一系列特殊的物理化学性能及其在应用领域的广阔前景,一直是理论和实验工作者们研究的热点.1992年发现的非碳纳米管同样引起了人们的研究热潮,尤其是由! ∀族二元化合物所构成的非碳纳米管因具有很好的应用前景,人们更是给予了特别多的关注.1995年,Zettl 等人[2]首先在实验中观察到BN 纳米管结构的存在,随后又发展了多种制备BN 纳米管的方法.但在理论研究方面迄今报道不多,Rubio 等人[3]用紧束缚近似(TB)方法计算研究了BN 纳米管,发现其电子结构和碳纳米管的非常类似,即其亚层电子间既有sp 2杂化又有sp 3杂化,通过计算电子能带结构证实各种B N 纳米管均为半导体.Blas 等人[4]用局域密度近似(LDA)计算得到在较大直径时其带隙维持在5 5eV,不受管的直径和手型的影响,比其他大多数管状半导体要高出约2e V.Acdim 等人[5]用FP_LC AO 和PW_PP 方法对比研究了锯齿型BN 纳米管和扶手椅型B N 纳米管的力学性质和电子结构,并与碳纳米管的性质作了比较.最近Wu 等人[6]对B N (8,0)纳米管进行了氢吸附研究.闪锌矿结构是环境条件下的稳定结构,有关此结构的物理化学性质报道很多[7#9],其在物理性质上表现出与其他的半导体不一样的地方,如:(1)硬度要比其他半导体化合物的硬度高许多;(2)带隙随压力的增大而增大,其他硼化合物半导体的带隙随压力的增大而减小;(3)在压力下,电子的转移方向不同,在B N 中硼原子的电子向氮原子转移,而在B P 中,磷原子的电子向硼原子转移.以上几点性质在纳米管结构中是否依然存在,还未曾见报道.本文采用基于密度泛函理论的第一性原理,计算研究了纳米管B N(5,5)在高压下的几何结构、电子结构和光学性质,并与文献中有关闪锌矿结构B N 的报道作了比较.2 计算方法和模型本文的计算基于密度泛函理论的平面波基组的赝势(PWP)从头算法[10],此方法已成功运用在各类第55卷第6期2006年6月1000 3290 2006 55(06) 2908 06物 理 学 报AC TA PHYSIC A SINICAVol.55,No.6,June,20062006Chin.Phys.Soc.材料的计算研究中[11#15].选取小直径B N(5,5)纳米管作为研究对象,对其1∃1∃2的超晶胞(每个超晶胞中有20个B原子,20个N原子)进行几何优化,交换_关联能用广义梯度近似(GGA)[16]来描述.为确保计算速度并且能满足足够的精度,本文计算平面波截断能为300e V,系统总能量和电荷密度在布里渊区的积分计算使用Monkhorst_Pack[17]方案来选择k空间网格点,布里渊区k矢量取的是2∃2∃4,保证了体系能量和构型在准完备基上的收敛.原子间的相互作用收敛标准为0 5eV nm,能量的收敛标准为2 0∃10-5eV 原子.参与计算的价态电子为: N:2s22p3,B:3s23p1.3 结果与讨论3 1 纳米管BN(5,5)的几何结构在无外力条件下,几何优化纳米管B N(5,5)后得到的B#N键键长为0 1437nm,其直径为0 69nm,比纳米管C(5,5)直径要略大.图1分别给出了静水压力在0,10,20,30,40GPa条件下几何优化得到的结构截面图.由图1可见,随着压力的增大,管的形状发生了明显的变化.在10GPa范围内,管口还能保持较好的圆形,在20GPa后,管发生了扭曲,表现为处在同一垂直于管轴截面上B#N#B之间的夹角发生了较大的变化,图1(a)和1(e)中分别标出了在0和40GPa下的几何结构中B#N#B间的夹角,可看出同一角度在压力下变化很大.借助电子密度(图5)分析,在P=0时,纳米管间没有发生相互作用,而在压力的作用下,管与管间隔减小,进而有了相互作用,正是因为此相互作用的牵制才会产生形变.形状的改变必然导致六元环上键长发生变化,并且同一环中B#N键键长也有一些差异(见表1),表1中 L为同一结构中键长的最大差值,可以看出,随压力增大,键长的差值也会增大.但从总的来说,同一键键长会随压力的增大而减小.图1 BN(5,5)纳米管在不同压力下的口径截面图 (a),(b),(c),(d),(e)分别是在0,10,20,30,40GPa时的截面图3 2 纳米管BN(5,5)的电子结构图2给出了计算得到的纳米管B N(5,5)和闪锌矿结构BN的带隙随压强的变化关系.显然,BN(5,5)纳米管带隙随压力增大而减小,闪锌矿结构的BN带隙随压力增大而增大,这与文献[18]中报道一致.Rubio等人[3]用紧束缚近似方法(TB)计算了纳米管BN(5,5)在无外力条件下的带隙为3 62eV,本文的计算结果为沿 _Q方向上的间接带隙为4 325e V,Rubia[3]已经指出利用TB近似计算所得带隙偏小,在较小的直径时,带隙较小且会随管径变化,较大管径的B N纳米管的带隙会维持在5 5eV,考虑这些情况后认为本文的计算值可靠.从计算不同压力下所得的5个带隙来看,纳米管B N(5,5)带隙随压力的变化接近线性变化,图2(a)中的直线为拟合线,其斜率为-0 01795eV GPa.从能带图(见图3)来观察,电子所处能级分为3图2 BN(5,5)纳米管结构(a)和闪锌矿结构BN(b)带隙随压强变化关系组,分布于-17 94#6 527e V:其中4 225#6 527eV(带1)范围属导带,是来自B的2p轨道电子的贡献,也有少量的N的2p轨道电子;-8 92#0e V(带29096期何开华等:高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和光学性质的影响图3 纳米管BN(5,5)能带结构(P=0)图4 纳米管BN(5,5)和C(5,5)的态密度图 (a)为0GPa下N原子的分波态密度;(b)为0GPa下B原子的分波态密度;(c)为40GPa下N原子的分波态密度;(d)为40GPa下B原子的分波态密度;(e)为0GPa下C原子的分波态密度;(f)为0GPa下C原子的总态密度.为作比较,取Ef =02)范围主要来自N的2p轨道电子的贡献,也含有B 的2s电子和2p电子,由此可以看出,2s轨道和2p 轨道间的杂化主要发生在B的2s轨道和N的2p轨道间以及B的2s轨道和2p轨道间,此范围内能级最密集;-18 04#-14 13e V(带3)范围,主要来自N的2s轨道电子,也含少量B的2s轨道电子和2p 轨道电子,特别是N的2s轨道电子都集中在这范围内,与B的2p轨道杂化,但与处在费米能级附近价带区域相比,电子密度已大大减小,此处杂化对管的性质影响不大.为作比较在本工作中也计算了纳米管C(5,5)在0GPa条件下的态密度(见图4(e)(f)),发现C原子的2s和2p轨道杂化发生在-2 5# -20e V一个较大的范围内,在费米能级附近态密度很小,可认为能级分为两组.从态密度图(图4(a)# (d))上还可看出,在外压力的作用下,导带电子向费米能级靠拢导致带隙变窄,主峰峰值都有所降低,主峰中的个别小峰峰值增大,也有些小峰消失.电子分布的能级范围更广,处在-8 92eV处的B和N原子的p轨道电子都拓展到了-10e V处,所以带2与带3间的带隙也在变小.在高压下或零压力下,费米能级处的态密度都很低,处在价带的电子很少跃迁到导带,这有利于形成稳定的结构,同时也反映出导电性差的特性.表1中具体给出在不同压力时的B和N原子的Mulliken价态电子分布,纳米管B N(5,5)中,B原子失去电子带正电,即硼原子的电子向氮原子转移,这和文献[19]中报道的闪锌矿结构B N电子转移方向相同.在本工作中也尝试建构了纳米管BP(5,5)结构,计算结果表明在BP中磷原子的电子向硼原子转移(见表1),这和原子的电负性相关,N的电负性比B的要大,而B的电负性较P的要大.从B和N原子所带电荷量和电子密度图(图5)来看,线越密的地方电子密度越大,显然价态电子大部分都局限在N原子的周围,说明键的离子性较强,这与文献[4]所得结论一样.同种原子周围的电子排布不尽相同,特别是在压力的作用下尤为明显,并且B 原子所带电荷量变化范围比N原子要大一些,如在2910物 理 学 报55卷40GPa时,B原子为0 81e#0 86e,而N原子为-0 83e#-0 84e.从表1中原子所带电荷量还可看出,随着压力增大,原子的得失电子能力减弱,有利于向共价键转化.表1 B#N B#P键键长和密立根电荷分布压强 GPa键长 nm L nm电荷 eB N P0 B#NB#P0 143613#0 1439020 0002890 86#0 87-0 86#-0 87-0 40#-0 310 25#0 40 100 142957#0 1435090 0005520 84#0 86-0 85#-0 86 200 142110#0 1428360 0007260 83#0 86-0 84#-0 85 300 141532#0 1427410 0012090 82#0 85-0 83#-0 84 400 139926#0 1418530 0019270 81#0 86-0 83#-084图5 纳米管BN(5,5)在0GPa(a)和40GPa(b)时的电子密度图图6 BN(5,5)纳米管(a)和闪锌矿结构BN(b)在不同压力下的吸收谱3 3 纳米管BN(5,5)的吸收谱从图6(a)看出,在0GPa时,B N(5,5)纳米管的吸收谱有4个明显的吸收峰,分别标记为A,B,C,D.吸收峰均处在紫外范围内,峰A的吸收强度最大,峰值对应能量为6 5eV,这一跃迁发生在带1与带2之间,从分态密度图可以看出吸收能量发生跃迁的只能是N和B的p轨道电子;峰B,峰C峰值对应能量为10e V,13 1eV,对应的能级跃迁可能在带1和带2间,也可能在带2和带3间,跃迁的电子可能是处在带2的B和N的p轨道电子峰,也可能是处在带3处的B的s轨道或p轨道电子;D峰值对应能量为19 8eV,对应的电子跃迁在带1和带3之间产生,跃迁电子为B的p轨道电子,因其吸收强度最弱,说明处在带3的电子直接到达导带的数目很少,多数情况还是先跃迁到带2,再由带2跃迁到带1.图6(b)为闪锌矿结构B N在压力下的吸收谱线,有4个明显的吸收峰,分别标记为峰E,F,G,H.吸收峰所处的位置也在紫外范围,比B N(5,5)纳米管更靠近短波,其吸收范围也窄很多.对比两种结构的吸收谱,纳米管BN(5,5)在高压下没有像闪锌矿结构BN那样 蓝移,相反吸收边向红外方向有所拓展.峰A,B和C的吸收系数随压强变大均表现出增大趋势.总吸收峰的数目没有变化,在强弱上有增大趋势.但值得注意的是0GPa时吸收峰C强度要大于峰B的吸收强度,在40GPa时,峰B的吸收强度要大于峰C的吸收强度,而在闪锌矿结构B N的吸收谱中峰E,F,G均表现出增大趋势.我们认为是BN(5,5)结构形变引起了原子周围电子分布出现了较大的差异,从而导致吸收峰的强度变异,而对于闪锌矿结构BN,其结构形状29116期何开华等:高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和光学性质的影响并没有发生变化,只是晶格常数成比例地减小.4 结 论本文采用密度泛函理论平面波赝势方法(PWP)和广义梯度近似(GGA),对扶手型纳米管B N(5,5)的超晶胞结构在不同压力条件下进行几何优化,得到了稳定的纳米管B N(5,5),进而研究了纳米管BN(5,5)的电子结构和光学性质.在高压条件下由于管间相互作用的牵制管口形状发生了较大的变化.对比分析闪锌矿结构B N和纳米管BN(5,5),发现两种结构间存在一些性质上的差异:首先,在外压力作用下,B N(5,5)纳米管的带隙随压力增大而减小,其变化率为-0 01795eV GPa;其次光吸收谱在压力条件下,没有和闪锌矿结构BN那样发生 蓝移,相反在红外方向有所拓展,吸收峰的强度也发生了一定程度的变化;但两种结构的电子的转移方向上相同,和BP纳米管结构的相反.通过电子密度图可以看出,价态电子很大程度上局限在N原子的周围,呈现出较强的离子性,并且随压力的增大离子性减弱.[1]Iiji ma S1991Nature35456[2]Chopra N G,Luyken R J,Cherrey K et al1995Science269966[3]Rubio A et al1994Phys.Re 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(5,5)nanotube increases with pressure with a slope of -0 01795eV GPa;secondly,the absorption spectrum does not blue shift ,but stretches in the direction of infrared;yet these two structures have same electronic transfer direction.The electron density map indicated that BN (5,5)has stronger ionicity,which weakens with pressure increasing.Keywords :nanotube,density functional theory,electronic structure PACC :7115B,7120*Project supported by the Natural Science Foundati on of China Acade my of Engineering Physics (CAEP)(Grant No.20030103). E_mail:cyfjkf@29136期何开华等:高压对氮化硼纳米管的几何结构、电子结构和光学性质的影响。