二维hBN的结构性质及应用综述

六方氮化硼(h-BN)不单具备新奇奇特的光电个性,并且具备优越的力学不变性、热不变性和化学惰性,是最具代表性的二维材料之一。超薄的二维h-BN层在囊括纳米电子学、光子学、生物医学、防腐和催化等很多运用范畴都有着独特广泛的运用前程。

即日,来自美国莱斯大学PulickelM.Ajayan教导头领的协商团队在AdvancedMaterials上以Structure,PropertiesandApplicationsofTwo-DimensionalHexagonalBoronNitride为题颁发综述文章,系统论述了h-BN的构造、电学、力学、光学和热功能,所有先容了二维h-BN囊括化学剥离、化学和物理气相堆集等的最新合成办法。同时,文章进一步论述了为搀杂、代替、功能化以及与其余材料连合以孕育异质构造而开拓的多种h-BN制备门路。末了,文章还基于二维h-BN的优越功能和热呆板化学不变性,瞻望了h-BN来日的种种潜在运用。

图1.(a)h-BN的几多构造;(b)显示b和N原子在不同方位上的大概原子散布;(c)基于h-BN制备的不同纳米材料。

图源:AdvancedMaterials33,().

氮化硼(BN)是当代化学中最有前程的无机材料之一,在从航空航天到医学诸多范畴均有着广泛的运用前程。BN非常的本质个性,如高呆板刚度、高热不变性和化学不变性、低介电常数(电绝缘)和极低的磨擦系数,为摸索BN材料的种种不同运用供给了充足的机遇。BN的不同运用囊括但不限于高温陶瓷和绝缘体、电子封装冷却、光滑剂和粘合剂(可在真空和高温下做事)、环氧树脂填料;耐侵蚀涂料、涂料、化装品填料(做为防滑剂的眼睛和护肤品)地热和核反响堆中子探测器、水净化、药物运输和中子俘获癌症诊疗。

方今的协商曾经报导了四种表率的BN:非晶态BN(a-BN)和三种晶型BN,六方(h-BN)、立方(c-BN)和纤锌矿(w-BN)。BN的构造及其性质近似于碳的等电子体例。蜂窝状六方构造的h-BN近似于石墨烯,而立方构造的c-BN近似于金刚石。c-BN近似于金刚石,个中硼原子和氮原子瓜代陈设孕育庞大的三维四周体网络。硼和氮原子孕育sp3杂化,B-N-B或N-B-N键角为°。由于其密切的堆集构造,c-BN被觉得是有史以来最硬的材料之一。c-BN奇特的构造有助于供给高耐磨性、导热性、化学惰性和极高的熔点(K)。纤锌矿是BN的另一种体例,是BN的亚稳态相,常常通太高压紧缩h-BN合成。但是,与c-BN比拟,所需的合成温度要低很多。虽然纤锌矿构造的不变性仍有争议,但种种汇报说明有大概不变孕育。在w-BN中,硼和氮四周体协同孕育密切堆集层陈设和瓜代陈设(AA-BB-AA)。在w-BN中,B和N原子之间的键长约为pm,键角为.5°。比拟之下,sp2杂交的h-BN中的B-N键长度为pm。两个赓续六边形平面之间的间隔为pm。由于h-BN和c-BN更为充分,基于合成、改性、性质和运用的大部份协商都聚合在这两种BN上。

图2.硼氮编制相图

图源:AdvancedMaterials33,().

h-BN,也称为白色石墨,由瓜代的六角B和N原子构成的原子级扁平层构成,层间经过范德华(范德华)互相影响接连在一同。晶体h-BN呈石墨烯状层状构造陈设,由sp2杂化、强共价和沿平面高度极化的B-N键构成。但与石墨烯不同的是,B-N被电负性氮原子猛烈极化,进而孕育大概的各向异性性质。

绝缘h-BN在很多科学和技巧学科中起着关键影响,比方,做为电荷摇动、来往电阻、栅介质、钝化层、库仑阻力和原子隧穿层的平台。自年发觉BN纳米管(BNNTs)以来,对h-BN纳米构造的协商浮现了爆炸性增进,其能够显露纳米颗粒、纳米管、纳米线圈、纳米片、纳米倒钩、纳米网和纳米纤维的体例。近来的一项商场视察(MarketsandResearch.biz)汇报称,年寰球十亿美元商场价格为2.7亿美元。h-BN的产量从年的公吨增进到年的公吨,个中圣戈班、Momentive、3M、h.C.Starck和英国磨料是这方面较为超越的寰球建造商。

与h-BN联系的光子学独特奇特,由于h-BN是中红外(IR)范畴内的自然双弧线材料,能够在室温左近孕育弊病向导的单光子发射。在一项联系的协商中,协商人员经过纳米构造一层六边形氮化硼薄层开拓了一种中红外双曲超表面,该层氮化硼帮助深亚波长标准的声子极化。结局说明,纳米构造范德华材料,比方h-BN、MoSe2等,可觉得双曲红外超表面器件和电路供给高度可变和紧凑的平台。对可调谐大带隙的独特

转载请注明地址:http://www.1xbbk.net/jwbjj/1028.html


  • 上一篇文章:
  • 下一篇文章:
  • 网站简介 广告合作 发布优势 服务条款 隐私保护 网站地图 版权声明
    冀ICP备19027023号-7