六方氮化硼应用

六方氮化硼又被成为白色石墨烯，在2004年曼彻斯特大学的一项研究中被人们发现六方氮化硼应用领域再次被拓展。当时，曼彻斯特大学的研究人员就表示该物质可能通过异质结的方式构建二维材料，使其在未来能够符合工业生产设计的标准。

现在，研究小组首次证实，可通过精确操控晶层堆叠方向的方式，极大地改变异质结中的电子运转方式，使这种材料真正具备了投入应用的实际价值。

但是如何拓展六方氮化硼应用范围,从而进一步用修饰、掺杂或复合的方法来提高BN的性能仍然是亟待解决的最重要问题。本文中,我们通过对管状及片层状六方BN材料进行修饰、掺杂和复合,研究了功能化之后的BN基材料在电化学及发光材料方面的应用。主要研究内容如下：

以化学的方法采用Pani对氮化硼纳米管(BNNTs)进行功能修饰,Pani的修饰改变了BNNTs的水溶性及在水溶液中的分散性能,这为Pt纳米粒子在BNNTs-Pani表面的均匀修饰奠定了基础。UV、FT-IR与Raman表征显示,BNNTs与Pani之间以π键的形式连接。以NaBH4还原氯铂酸,得到了Pt纳米粒子均匀修饰的BNNTs-Pani-Pt复合材料,Pt纳米粒子的平均粒径在5nm左右。将BNNTs-Pani-Pt复合物与葡萄糖氧化酶(GOD)在水溶液中混合,制备了BNNTs-Pani-Pt-GOD生物复合材料。紫外可见光吸收光谱(UV-Vis)与SEM显示,GOD被吸附在BNNTs-Pani-Pt复合物的表面,这种吸附被认为是由于BNNTs表面对GOD表面带电基团的静电吸附作用引起的。将BNNTs-Pani-Pt-GOD生物复合物修饰在玻碳电极的表面,并以戊二醛交联,用Nafion去除其他电化学活性物质的影响,制备了GC/BNNTs-Pani-Pt-GOD生物传感器。循环伏安曲线(CV)证明复合物电极可显著催化氧化双氧水,具有较好的电化学活性GC/BNNTs-Pani-Pt-GOD生物传感器能够作为一种性能良好的葡萄糖生物传感器,响应电流在0.01到5.5mM的葡萄糖浓度范围保持线性增长,响应灵敏度为19.02mAM-1cm-2,在信噪比为3时,检测限大约是6μM。且传感器还具有优异的抗酸和高温性能,在较低的pH(pH=3)和较高的温度(60℃)下,仍能保持较高的原有活性。这种GC/BNNTs-Pani-Pt传感器及相关制备方法对相关电化学传感器和催化剂的研究也是有意义的。 2.成功实现了稀土Ce3=对BN纳米片结构的掺杂,研究表明这种Ce掺杂的BN材料发出强烈的蓝光。对Ce掺杂BN的结构、化学组分与价态、光学性能及结构与性能的关系进行了系统的研究。SEM和TEM结果表明制备的Ce掺杂BN产物为厚度为30-50nm、直径为200-300nm的片层结构。当Ce的掺杂量不同时,Ce掺杂BN样品的禁带宽度从纯BN的4.37eV降低到掺杂Ce为1.5%时的3.31eV,说明Ce的掺入改变了BN材料的内部结构和电子结构。以电子顺磁共振(EPR)研究了纯BN和掺杂BN样品的内部电子结构特性,发现Ce的掺入改变了BN的原有N缺陷。以UV和荧光分光光度计(PL)研究了不同Ce掺杂含量对BN光学性能的影响,掺杂Ce为1%的BN材料发光强度最高,在308nm光激发下可以发出波长为410nm的蓝光,该蓝光被认为是由于Ce3=的5d-4f跃迁引起的。 3.分别制备了以BN/TiO2及Ni-BN/TiO2的锂离子电池负极材料。以Li片为对电极,研究了复合材料电极的电化学性能,测试了其锂电性能。研究结果表明,BN加入之后的电池性能较P25和Ti02都有相当大的提高。以循环伏安法和交流阻抗技术分析了锂离子电池的容量衰减机制和在电极／电解液界面上的传输动力学机制。

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