少层六方氮化硼应用

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随着21世纪科学技术的飞速发展，科学家们对微观世界的研究越来越深入，涉及的范围越来越广。纳米材料是最热门的研究材料之一。纳米复合材料在新能源储存、环境污染和医疗材料等方面做出了显着贡献。基于纳米材料半导体的光催化最近变得越来越有吸引力，因为它具有帮助清洁环境和转换太阳能的巨大潜力。
纳米级六方氮化套管已在多个领域得到应用，其中更深刻的是通过导电胶和静电纺丝法，通过添加六方氮化棚纳米材料制备聚合物，提高复合材料的性能，结果表明：渗氮套管纳米粒子可以很好地提高导热胶的导热系数，并有效提高复合纤维的力学性能，氮化脱落纳米粒子可以起到这样的作用，主要是通过填充导热通道和复合纤维之间的间隙，全面提高有机无机复合材料的性能。在许多情况下，氮化脱落纳米粒子在应用于复合材料时需要与溶剂混合。为了防止氮化棚纳米粒子因易团聚而无法在复合材料中发挥应有的作用，需要提高氮化棚在溶剂中的分散性和稳定性。因此，有必要合成和生产分散性好的氮化物纳米材料。
“白色石墨烯”——六方氮化硼（h-BN）是二维材料体系中最具代表性的一种材料，因其物理化学性能非常好，经过功能化、掺杂改性、复合材料石墨烯后制备或共混的新一代功能材料广泛应用于环境、航天、生物、生活等领域。
目前，制备高质量和工业规模化的层状H-BN是氮化硼研究商业化应用的限制因素。氮化硼的制备一般采用次氯酸钠水溶液辅助球磨
通过剥离方法开发了低成本和高产率的h-BN层。该方法可以获得较少层数（2-4层）的H-BN，对h-BN层状面结构的破坏较小，产品收率高达21%。以h-BN为载体，Ag纳米粒子作为催化剂，在NaBH4存在下将对硝基苯酚有效还原为对氨基苯酚。获得的一级反应速率常数为7.13x10-3s-1，高于商业H-BNAg纳米粒子所支持的速率。此外，催化剂稳定性好，可循环使用。实验结果表明，稳定的剥离工艺可为H-BN类碱性材料的一系列重要应用铺平道路。
接下来就介绍下关于少层六方氮化硼h-BN的研究：
(1)以二氧化钛为催化活性颗粒，采用溶胶-凝胶法和液相超声剥离法破坏六方氮化硼层间的范德华力，合成单层六方氮化硼纳米片和TiO_2纳米颗粒。以乙醇为剥离六方氮化硼纳米层剥离溶剂，超声时间为24小时，取低速离心上清液作为h-BN层少源的纳米复合材料，可大大提高h-BN层和粘附强度纳米二氧化钛纳米粒子的性能，可以大大提高复合材料在光催化中的稳定性，更有利于长期储存和使用，通过选择不同含量的h-BN纳米片，得到了光催化性能最佳的h-Bn/TiO_2：溶剂为乙醇，液相超声为搅拌超声，超声功率为140W，超声时间为24h。可以制备直径约100nm、厚度约1nm的单层或小层六方亚硝酸硼纳米片。钛酸四丁酯作为钛的前驱体，可通过溶胶-凝胶法在pH值2~3下用盐酸制备。在500℃的煅烧温度下，5%H-Bn/TiO_2的光催化性能最好。
(2)在h-Bn纳米片上负载纳米TiO2和银粒子，采用溶胶-凝胶法和高温还原法制备H-Bn/TiO_2/Ag纳米复合催化剂。当TiO_2和Ag颗粒形成异质界面结构时，h-BN纳米片可以提高TiO_2-Ag纳米颗粒对染料降解的催化活性，H-Bn的存在有利于TiO_2-Ag的稳定性，提高团聚性纳米粒子的作用。纳米复合材料通过各种表征技术进行表征。与纯TiO_2和H-Bn/TiO_2纳米材料相比，h-Bn/TiO_2/Ag纳米复合材料对对硝基苯酚表现出优异的催化性能。虽然其光催化降解MB、Rhb和MO的性能有待提高。复合材料的活性增强归因于电荷复合的减少以及有机染料与H-Bn之间的相互作用。
(3)将贵金属银纳米粒子负载在少层或单层的h-BN片上，改变硝酸银的含量来控制所制备的复合材料中银纳米粒子的含量。H-bn纳米片对Ag的催化性能有影响，同时也提高了银纳米粒子的团聚效果。对比催化效果，催化性能结果为H-BN/Ag-5%H-BN/Ag-1.5%H-Bn/Ag-3%。当Ag含量过高时，纳米粒子的团聚改善不大，而当Ag含量过低时，催化效果不好。在此条件下，在催化剂Ag含量一致的情况下，研究了不同催化剂浓度对4-NP的催化作用。当Ag含量为1.5%时，6mg催化剂表现出最好的催化性能，而Ag含量为3%和5%时，4mg催化剂表现出最好的催化性能，4-NP的还原在60s内完成。
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