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硼氮基复合材料的设计合成与性能研究

赵铁凯  
【摘要】:本文采用简单的合成方法制备了氮化硼纳米片、硼氮碳纳米片以及相应的复合材料。 通过化学气相沉积法,反应温度在1200-1400℃下,制备了掺杂FeB49纳米粒子的六方氮化硼纳米片。在反应温度为1350℃时,样品是含有大量缺陷的,所制备的六方氮化硼纳米片层数为12层,掺杂的FeB49纳米粒子的直径约为5-8nm。从透射电镜的图片可以看出FeB49纳米粒子是掺杂在所制备的六方氮化硼纳米片表面上的。这种新型的六方氮化硼纳米片能够通过反应温度来调节它的微观形貌。所制备的纳米片在室温下检测,发现在可见光波段有良好的光致发光发射强度。荧光的响应也证明了所制备的新型的六方氮化硼纳米片能够应用在精密的且是可见光波段的光学器件中。 采取反应温度的变换与质量比的改变,采用化学气相沉积法制备了硼氮碳纳米片。采用的扫描电镜与透射电镜的表征手段观察了合成样品的微观形貌。并且,对合成的硼氮碳纳米片进行了荧光性能的检测,发现样品都有强烈的荧光发射。 应用简单化学合成,制备了一种新型的氧化锌修饰的BN/BNC复合材料。复合材料通过X射线衍射,红外线光谱和透射电镜等检测手段进行了表征。数据显示合成的复合材料含有大量的缺陷,并且氧化锌成功的负载在纳米片上粒子尺寸是5-10nm。已经发现,复合材料的独特结构提供了更多的活性位点易于气体分子的吸附。这可能是由于BN/BNC纳米片表面的功能化修饰和样品的表面与体积比增加所致。相比较未与氧化锌复合的样品和氧化锌纳米材料,复合后的样品在室温下对NOx气体显示出了良好的敏感活性。样品BNFs-135在浓度为97ppm时,灵敏度为33.5%并且响应恢复时间为8秒。其结构能够提供有效和快速的通道来迅速的捕获和迁移电子。因此氧化锌修饰的BN/BNC纳米复合材料有潜力能够应用于气体传感领域。


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