六方氮化硼纳米材料的研究进展
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具有广泛的应用前景 。 关 键 词： 氮化硼； 纳米氮化硼 ； 氮 化硼 纳 米 管 ； 纳米复合材料 ； 六 方 氮 化硼 文献标志码 ： Ａ Ｄ ０Ｉ ： ｌ Ｏ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ １ —６ ９ ０ ６ ． ２ ０ １ ７ ． Ｏ １ ． ０ ０ ７
法
、 反应烧 结 法 、 Hale Waihona Puke Baidu 相沉 积法 、 等离 子体 刻蚀 法 、 超
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ —１ ２ —２ ３
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ １ ６ ０ ２ ３ ５ ６ ， １ １ ４ ７ ２ ３ １ ６ ） ； 河 南 省 高 校 科 技 创 新 团 队 项 目（ １ ５ １ Ｒ Ｔ Ｓ ＴＨＮ０ ０ ４ ） ； 河 南 省 教 育 厅 自然
纳米 片［ ， 这 种 方 法 比超 声 辅 助 强 化 方 法 更 加 节 能 ； Ｆ ａ ｎ Ｄ Ｌ等在次 氯酸 钠水溶 液 中采用 球 磨辅 助 方 法制 备 出氮化 硼 纳米 片 ， 片层 材料 平 均 得 率 达 到 ２ １ ， 次
众 的光学性 能 ， 适于 制作 深 紫 外 发 射器 和各 种 光 电 纳
六 方 氮 化 硼 纳 米 材 料 的 研 究 进 展
张 旺玺 ，罗 伟 ，王 艳 芝 ，杨 梦 茹 ，成 晓哲 ，梁 宝岩 ，孙 玉周
（ １ ． 中原 工 学院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ７ ； ２ ． 四川 化 工 职 业 技 术 学 院 ， 四川 泸 州 ６ ４ ６ ０ ０ ０ ）
中 图分 类 号 ： ＴＱ１ ６ ４
六 方氮 化硼 （ Ｂ Ｎ， 以下简 称氮 化硼 ） 纳 米材 料 与碳 纳 米材 料 的结 构相 似 ， 二 者最 大 的区别 在于 电学性 能 。
声 法 ］ 、 高 能 电子 束 电弧 放 电法 、 激 光剥 蚀 法 ］ 、 碳 纳 米 管取 代反 应法 等 。
科 学 项 目（ １ ６ Ａ ４ ３ ｏ ｏ ４ ９ ）
米器 件 。纳米氮 化硼 材料 形态不 同 ， 呈多样 性 ， 如纳 米 管、 纳 米颗 粒 、 纳 米带 、 纳米 片 、 纳 米纤 维 、 纳米 线等口 ］ 。 其中， 由于类似 于石 墨烯 和纳米 碳管 的特 殊结 构 ， 具 有 二维 结构 的氮 化 硼 纳 米 片 和 纳 米 管 （ Ｂ ＮＮＴ ｓ ） 最 引 人
第 ２ ８卷 第 １期
２ ０ １ ７年 ２月
中原 工 学 院学 报
ｊ ｏＵＲＮＡＩ ０Ｆ Ｚ ＨＯＮＧＹＵＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ０Ｆ ＴＥＣＨＮ０Ｉ ＯＧＹ
Ｖ ｏ１ ．２ ８ ＮＯ． １ Ｆｅ ｂ．， ２ ０１ ７
文章编号 ： １ ６ ７ １ —６ ９ ０ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ —０ ０ ３ １ 一Ｏ ５
摘
要： 以六 方 氮 化 硼 纳 米 管 为 主 ， 综 述 了 氮 化 硼 纳 米 材 料 的制 备 方 法 、 性 能 和 主 要 应 用 领 域 。 六 方 氮 化 硼 纳 米 结 构
与碳纳米结构类似 ， 形 态 呈 现 多样 性 ， 制备方 法多种 多样 ， 本 研究重 点介绍 了机械剥 离法 、 反 应 烧 结 法 和 化 学 气 相 沉 积 法 。以 六 方 氮 化 硼 纳 米 材 料 为 添 加 剂 ， 可制备无机或有机高分子复合材料 ， 在导热 、 介 电、 生物、 贮氢 、 催 化 和 吸 附 等 方 面
１ ． １ 机 械 剥 离 法
碳 纳米 材料 具 有 良好 的 导 电 性 ， Ｂ Ｎ 则 呈 现 出宽 禁 带 半 导体 性 质 。与石 墨 烯相 比 ， Ｂ Ｎ 具 有 明显 的特性 ， 如
高热 稳 定 性 、 良好 的导 热 性 和 电绝 缘 性 、 宽 带隙 （ 约 ５ ． ５ ｅ Ｖ） 、 润滑性 好、 机械强 度高 、 化学 和稳定性 好 。 Ｂ Ｎ 纳米 材料 具 有带 宽 调 制 效 应 ， 其 电学 特 性 可 通 过 多种途 径进 行控 制 ， 从 而 极 大 地 拓 宽 了其 在 电子领 域 的应用 。氮 化硼 纳米 片和纳 米管 （ Ｂ ｏ ｒ ｏ ｎ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｄ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ — ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ， Ｂ ＮＮＴ ｓ ） 以及 氮化 硼纳米 带 等纳米 结 构具 有 出
石 墨烯 最 早 采 用 机 械 剥 离 的 方 法 来 制 备 。 由于
Ｂ Ｎ 的宽 带 隙和 层 片 之 间 的 弱 离 子 键 作 用 ， 在 固态 下
机械 剥离 比较 困难 ， 所 以， 一般 在溶 液 中会 借 助超声 波 或球磨 等外力（ 场） 的作 用 。Ｓ ｏ ｋ ｏ ｌ ｏ ｗｓ ｋ ａ Ａ 等 在 极性 溶剂 中外 电场作 用下 通过 液相 剥离 法制备 氮 化硼
关注 。
氯 酸钠水 溶液 中六方 氮 化硼 与 ＯＨ一 发 生反应 ， 降低 了
机 械剪切 力 ， 该 方法 简易、 成本 低， 容 易 实 现 量 化 制
备 引。 １ ． ２ 反 应 烧 结 法
Ｂ ｉ Ｘ Ｆ等 以无 定 形 硼 粉 、 硝酸铁和尿素为原料 ，
使其 在去 离子 水 中反 应 、 老化、 沉淀 ， 生 成 中间 体 硼 氢
１ 氮 化硼 纳 米材 料 的制 备 方 法
用 于制备 纳米氮化 硼 的方法很 多， 有 机 械 剥 离
氧 化铁 ， 然后 ， 把该 硼氢 氧化铁 中间体在 氮气 气氛 下加
热至 １ ２ ０ ０℃ ， 通入 氨 气 反应 ３ ｈ ， 在 氮 气 气 氛 下 自然 冷 却 至 室 温 ，得 到 竹 节 形 氮 化 硼 纳 米 管 ］ 。 Ｌ ｉ ｎ Ｌ Ｘ 以 ＫＢ Ｈ 和 ＮＨ Ｃ １ 为 主要 原 料 ， 在 氮 气 气 氛
法
、 反应烧 结 法 、 Hale Waihona Puke Baidu 相沉 积法 、 等离 子体 刻蚀 法 、 超
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ —１ ２ —２ ３
基金项 目： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ５ １ ６ ０ ２ ３ ５ ６ ， １ １ ４ ７ ２ ３ １ ６ ） ； 河 南 省 高 校 科 技 创 新 团 队 项 目（ １ ５ １ Ｒ Ｔ Ｓ ＴＨＮ０ ０ ４ ） ； 河 南 省 教 育 厅 自然
纳米 片［ ， 这 种 方 法 比超 声 辅 助 强 化 方 法 更 加 节 能 ； Ｆ ａ ｎ Ｄ Ｌ等在次 氯酸 钠水溶 液 中采用 球 磨辅 助 方 法制 备 出氮化 硼 纳米 片 ， 片层 材料 平 均 得 率 达 到 ２ １ ， 次
众 的光学性 能 ， 适于 制作 深 紫 外 发 射器 和各 种 光 电 纳
六 方 氮 化 硼 纳 米 材 料 的 研 究 进 展
张 旺玺 ，罗 伟 ，王 艳 芝 ，杨 梦 茹 ，成 晓哲 ，梁 宝岩 ，孙 玉周
（ １ ． 中原 工 学院 ， 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ ７ ； ２ ． 四川 化 工 职 业 技 术 学 院 ， 四川 泸 州 ６ ４ ６ ０ ０ ０ ）
中 图分 类 号 ： ＴＱ１ ６ ４
六 方氮 化硼 （ Ｂ Ｎ， 以下简 称氮 化硼 ） 纳 米材 料 与碳 纳 米材 料 的结 构相 似 ， 二 者最 大 的区别 在于 电学性 能 。
声 法 ］ 、 高 能 电子 束 电弧 放 电法 、 激 光剥 蚀 法 ］ 、 碳 纳 米 管取 代反 应法 等 。
科 学 项 目（ １ ６ Ａ ４ ３ ｏ ｏ ４ ９ ）
米器 件 。纳米氮 化硼 材料 形态不 同 ， 呈多样 性 ， 如纳 米 管、 纳 米颗 粒 、 纳 米带 、 纳米 片 、 纳 米纤 维 、 纳米 线等口 ］ 。 其中， 由于类似 于石 墨烯 和纳米 碳管 的特 殊结 构 ， 具 有 二维 结构 的氮 化 硼 纳 米 片 和 纳 米 管 （ Ｂ ＮＮＴ ｓ ） 最 引 人
第 ２ ８卷 第 １期
２ ０ １ ７年 ２月
中原 工 学 院学 报
ｊ ｏＵＲＮＡＩ ０Ｆ Ｚ ＨＯＮＧＹＵＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ Ｉ ＴＹ ０Ｆ ＴＥＣＨＮ０Ｉ ＯＧＹ
Ｖ ｏ１ ．２ ８ ＮＯ． １ Ｆｅ ｂ．， ２ ０１ ７
文章编号 ： １ ６ ７ １ —６ ９ ０ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ —０ ０ ３ １ 一Ｏ ５
摘
要： 以六 方 氮 化 硼 纳 米 管 为 主 ， 综 述 了 氮 化 硼 纳 米 材 料 的制 备 方 法 、 性 能 和 主 要 应 用 领 域 。 六 方 氮 化 硼 纳 米 结 构
与碳纳米结构类似 ， 形 态 呈 现 多样 性 ， 制备方 法多种 多样 ， 本 研究重 点介绍 了机械剥 离法 、 反 应 烧 结 法 和 化 学 气 相 沉 积 法 。以 六 方 氮 化 硼 纳 米 材 料 为 添 加 剂 ， 可制备无机或有机高分子复合材料 ， 在导热 、 介 电、 生物、 贮氢 、 催 化 和 吸 附 等 方 面
１ ． １ 机 械 剥 离 法
碳 纳米 材料 具 有 良好 的 导 电 性 ， Ｂ Ｎ 则 呈 现 出宽 禁 带 半 导体 性 质 。与石 墨 烯相 比 ， Ｂ Ｎ 具 有 明显 的特性 ， 如
高热 稳 定 性 、 良好 的导 热 性 和 电绝 缘 性 、 宽 带隙 （ 约 ５ ． ５ ｅ Ｖ） 、 润滑性 好、 机械强 度高 、 化学 和稳定性 好 。 Ｂ Ｎ 纳米 材料 具 有带 宽 调 制 效 应 ， 其 电学 特 性 可 通 过 多种途 径进 行控 制 ， 从 而 极 大 地 拓 宽 了其 在 电子领 域 的应用 。氮 化硼 纳米 片和纳 米管 （ Ｂ ｏ ｒ ｏ ｎ ｎ ｉ ｔ ｒ ｉ ｄ ｅ ｎ ａ ｎ ｏ — ｔ ｕ ｂ ｅ ｓ ， Ｂ ＮＮＴ ｓ ） 以及 氮化 硼纳米 带 等纳米 结 构具 有 出
石 墨烯 最 早 采 用 机 械 剥 离 的 方 法 来 制 备 。 由于
Ｂ Ｎ 的宽 带 隙和 层 片 之 间 的 弱 离 子 键 作 用 ， 在 固态 下
机械 剥离 比较 困难 ， 所 以， 一般 在溶 液 中会 借 助超声 波 或球磨 等外力（ 场） 的作 用 。Ｓ ｏ ｋ ｏ ｌ ｏ ｗｓ ｋ ａ Ａ 等 在 极性 溶剂 中外 电场作 用下 通过 液相 剥离 法制备 氮 化硼
关注 。
氯 酸钠水 溶液 中六方 氮 化硼 与 ＯＨ一 发 生反应 ， 降低 了
机 械剪切 力 ， 该 方法 简易、 成本 低， 容 易 实 现 量 化 制
备 引。 １ ． ２ 反 应 烧 结 法
Ｂ ｉ Ｘ Ｆ等 以无 定 形 硼 粉 、 硝酸铁和尿素为原料 ，
使其 在去 离子 水 中反 应 、 老化、 沉淀 ， 生 成 中间 体 硼 氢
１ 氮 化硼 纳 米材 料 的制 备 方 法
用 于制备 纳米氮化 硼 的方法很 多， 有 机 械 剥 离
氧 化铁 ， 然后 ， 把该 硼氢 氧化铁 中间体在 氮气 气氛 下加
热至 １ ２ ０ ０℃ ， 通入 氨 气 反应 ３ ｈ ， 在 氮 气 气 氛 下 自然 冷 却 至 室 温 ，得 到 竹 节 形 氮 化 硼 纳 米 管 ］ 。 Ｌ ｉ ｎ Ｌ Ｘ 以 ＫＢ Ｈ 和 ＮＨ Ｃ １ 为 主要 原 料 ， 在 氮 气 气 氛