近年來(lái),低維材料,特別是以石墨烯為代表的二維層狀材料,已成為研究者關(guān)注的焦點(diǎn)。隨著維度的降低,低維材料會(huì)出現(xiàn)很多不同于塊體材料的新奇的光、電和磁性能,從而拓展了它們?cè)陔娮訉W(xué)、光電子學(xué)、能量轉(zhuǎn)化和存儲(chǔ)、熱電子學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用。低維六方氮化硼（h-BN）以質(zhì)輕、比表面積大、高導(dǎo)熱性、優(yōu)異的抗氧化性和化學(xué)惰性等特性,有望在高性能的納米電子器件、復(fù)合材料、能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,被認(rèn)為是目前低維材料體系中最有前途的一種新型功能材料。本文通過設(shè)計(jì)和開發(fā)合適的反應(yīng)路線實(shí)現(xiàn)對(duì)不同維度的低維h-BN材料的有效合成,將低維h-BN材料所具有的特殊維度效應(yīng)賦予其獨(dú)特的理化性能與其本征性能相結(jié)合,研究了其在光、電和吸附領(lǐng)域的應(yīng)用。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:（1）采用一種改進(jìn)的超聲輔助溶劑熱法以具有4～8層結(jié)構(gòu)的h-BN納米片為前驅(qū)體高效合成了氮化硼量子點(diǎn)（BNQDs）。通過調(diào)整前驅(qū)體的制備工藝可以實(shí)現(xiàn)對(duì)BNQDs尺寸和性能的調(diào)控,當(dāng)合成溫度為900℃時(shí),獲得的前驅(qū)體具有類似石墨烯的薄片狀結(jié)構(gòu),更適合用于制備BNQDs,合成的BNQDs平均尺寸為4.6 nm�；贐NQDs顯著的量子限域效應(yīng),研究了其光... 

【文章來(lái)源】：北京科技大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖２－１?ＢＮ的晶體結(jié)構(gòu)??表２－１?ＢＮ的晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)⑴??

?低維六方氮化硼制備及功能化應(yīng)用的基礎(chǔ)研宄???圖２－２?（ａ）?ｈ－ＢＮ與（ｂ）石墨的結(jié)構(gòu)示意圖??表２－２?ｈ－ＢＮ與石墨的性質(zhì)比較丨２丨??性質(zhì)?ｈ－ＢＮ?石墨??鍵長(zhǎng)（ｎｍ）?０．１４４?０．１４２??鍵能（ｅＶ）?４?３．７??層間距（ｎｍ）?０．３３３?０．３３５??楊氏模量（ＴＰａ）?０．８１－１．３?１．１??平面熱導(dǎo)率（Ｗ／ｍＫ）?４００?２６００??鄰間轉(zhuǎn)移電荷（４）?￣０．４?￣０??帶隙（ｅＶ）?５．５－６?￣０??擊穿電壓（ＭＶ／ｃｍ）?？７?導(dǎo)體??耐氧化溫度（°Ｃ）?？８４０?－６００??外觀顏色?白色／近透明體?黑色??２．１．２六方氮化硼的性質(zhì)??材料的性質(zhì)總是和結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，不同的結(jié)構(gòu)決定其具有不同的特性。??ｈ－ＢＮ各向異性的獨(dú)特分子結(jié)構(gòu)使其在很多物理化學(xué)性質(zhì)方面具有得天獨(dú)厚??的優(yōu)勢(shì)。具體性質(zhì)如下：??（１）熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性??超高的抗氧化性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性是ｈ－ＢＮ材料相對(duì)于其他材料的明顯優(yōu)勢(shì)。??它可在２０００?°Ｃ的高溫中保持穩(wěn)定，其升華溫度大約為３０００?°Ｃ。除具有良好??的熱穩(wěn)定性以外，ｈ－ＢＮ還具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性，與多數(shù)的氧化劑、無(wú)機(jī)酸、??堿等不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)它也具有高的耐腐蝕性，與大多數(shù)的金屬既不??會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)也不會(huì)產(chǎn)生潤(rùn)濕。此外，ｈ－ＢＮ具有強(qiáng)中子吸收能力，可作為??防護(hù)裝置預(yù)防中子輻射。以上的這些特性使ｈ－ＢＮ可以作為良好的絕緣材料、??導(dǎo)熱填料、微波透明屏蔽層等，甚至在工業(yè)上也廣泛用于耐久性的高溫坩堝、??－４?－??

文???２．２．１物理功能化法??ｈ－ＢＮ材料的物理功能化法主要是指通過不同的制備方法對(duì)其結(jié)構(gòu)和形??貌進(jìn)行調(diào)控。不同維度的ｈ－ＢＮ材料具有不同的性能與應(yīng)用，制備方法也各??異。市售的ｈ－ＢＮ通常呈現(xiàn)出層狀的塊體結(jié)構(gòu)，厚度從幾十納米到數(shù)百納米，??并且橫向尺寸在幾微米左右。人工合成的ｈ－ＢＮ材料的結(jié)構(gòu)按空間維度可以??分為成０Ｄ的納米粒子和量子點(diǎn)，一維（１Ｄ）的管、絲、帶，二維（２Ｄ）的??薄片和三維（３Ｄ）的多孔結(jié)構(gòu)，以及許多其他新穎的功能化納米結(jié)構(gòu)【２２－２９】，??如圖２－４所示，經(jīng)過不斷的探索，通過不同的可控制備方法合成了形貌多樣??性的ｈ－ＢＮ。這些具有不同形貌的ｈ－ＢＮ材料因具有不同的尺寸效應(yīng)、層數(shù)效??應(yīng)以及邊緣和缺陷效應(yīng)而形成不同的電子結(jié)構(gòu)，從而影響其性能和功能化應(yīng)??用。??ｍｍｊ??圖２－４?ｈ－ＢＮ的不同形貌：（ａ）納米粒子丨２２丨，（ｂ）納米帶丨９丨，（ｃ）納米管??丨２３丨，（ｄ）納米片丨２４丨，（ｅ）納米網(wǎng)丨２５丨，（ｆ）納米毯丨２６丨，（ｇ）空心球丨２７丨，（ｈ）??納米花［２Ｓ、（ｉ）多孔結(jié)構(gòu)丨２９丨??在過去的幾十年中，人們見證了低維ｈ－ＢＮ材料的蓬勃發(fā)展。低維ｈ＿ＢＮ??材料與塊體的性能有很大差別，如表２－３所示，沿軸向測(cè)得的ＢＮＮＴｓ的彈性??模量范圍為０．５？１．３?ＴＰａ，而ＤＦＴ計(jì)算得出的ｈ－ＢＮ單層的彈性模量為??０．７２？０．９５?ＴＰａ，接近于塊體ｈ－ＢＮ。這種超高強(qiáng)度使其能夠在與聚合物、金屬??等材料復(fù)合后具有很廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步擴(kuò)展其應(yīng)用范圍，研究者在制??備出不同維度和形貌的ｈ－ＢＮ材料基礎(chǔ)上，又創(chuàng)建了多孔結(jié)構(gòu)。當(dāng)其形成多??孔結(jié)構(gòu)時(shí)，表現(xiàn)出更多

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]TiO2納米陣列∕石墨烯復(fù)合材料在水處理和能量轉(zhuǎn)換與儲(chǔ)存中的研究進(jìn)展（英文）[J]. 范艷華,胡光武,于帥芹,麥立強(qiáng),徐林.  Science China Materials. 2019(03)
[2]直徑小于100 nm空心二氧化鈦納米球的簡(jiǎn)單綠色可控合成及其光催化產(chǎn)氫性能研究（英文）[J]. 譚余波,劉茂昌,魏代星,唐鶴鳴,封心建,沈少華.  Science China Materials. 2018(06)



本文編號(hào)：3119281