我的硼产品,我的硼工业摘要：氮化硼二维纳米材料作为类石墨烯二维纳米材料的一种，在某些方面具有与石墨烯互补的性质，如较宽的带隙，更优良的化学稳定性、热稳定性，独特的紫外发光性能等，是制备电子器件绝缘膜、高温功率器件、紫外发光元件等元器件的理想材料。氮化硼－石墨烯二维复合纳米材料极大提高了石墨烯的电导率和导热性，在超微型计算机，微电子机器人等方面具有广阔应用。但由于其特殊的分子间作用力，氮化硼二维纳米材料的制备还存在许多问题。近年来，氮化硼二维纳米材料制备技术的研究成为材料科学界的研究热点之一。
关键词：二维层状氮化硼纳米材料；制备应用；
人们日常生活的物质基础是材料，纳米材料是众多材料中的一种，纳米材料可归分为两种，纳米超微粒子材料和纳米固体材料，得益于科学技术的飞速进步，纳米材料也有了很大的发展，当某些化学物质被制备成纳米级别的材料时，那么它就同时具有了本体和纳米材料的双重特性。鉴于层状纳米材料具备较好的吸附能力，二维层状氮化硼纳米材料在催化和吸附方面的应用被人们广泛研究，因此，制备单层或多层氮化硼纳米材料显得尤为重要。
一、氮化硼纳米材料的制备
氮化硼纳米材料的合成一般包含: “自下而上”和“自上而下”两种方法，自下而上法就是通过一种化学手段制备产物的方式，自上而下法就是剥离法，结合二维层状氮化硼纳米材料自身的特性和优点，对于合成方法的选择上，通常选用以下几种方法:
1.机械剥离法。将纳米银颗粒的溶液加入到二维层状氮化硼薄膜的分散液中，超声加热2h可以得到均匀负载纳米银颗粒的二维层状氮化硼薄膜溶液。此时超声加热的时间也很重要，超声时间过长，则会破坏薄膜，时间过短的话，银颗粒则无法均匀负载。在反应后，通过离心、清洗、干燥可以得到负载纳米银颗粒二维层状氮化硼薄膜，一种稳定的固体粉末。然后将它与标准导热胶离心混合得到胶体。将氮化硼与尿素放置于球磨机中研磨，取出后置于有机溶剂中，超声处理氮化硼使大切片变为小切片，分散液经过离心后处理得到二维纳米片，将纳米片放入数显恒温水浴锅，去除尿素得到氮化硼纳米材料。利用涡流装置，将少量六方氮化硼悬浮液分散在NMP 中，之后放置到玻璃管中，将玻璃管倾斜放置，在高速转动下，产生的剪应力可以将六方氮化硼剥离成氮化硼纳米材料。利用强极性的溶剂并借助超声辅助离心处理，将氮化硼小颗粒剥离成纳米级别的氮化硼材料。
2．固相合成法。以尿素跟硼酸为合成原料，一个提供N 源，一个提供B 源，融合后放进氧化铝坩埚，将其移入箱式炉中高温反应，在900℃高温条件下反应6h，形成无定型BN 后取出，将产物放在完全不同的分散剂中超声，再开始低功率离心操作，最终得到氮化硼纳米材料。
3.化学气相沉淀法。以BCl3为前驱体，在竖直放置的热壁反应器中合成薄层氮化硼，通过对化学沉降速度的比对以及测量设备的运用，探讨了碳化硅纤维外层BN 表面的形貌和微观结构。又借助于扫描电子显微镜( SEM) 等分析仪器对材料表面形态和结构特征等开展了研究，发现以这种手段得到的多层氮化硼具备较好的晶体结构。溶剂热法由水热法演变而来，对条件的要求不高，两者对于溶剂的选择上有明显不同，水热法用到的主要是水，溶剂热法中用到的多数为有机溶剂。BBr3与Li3N 在苯溶剂中以一定温度，不同反应条件下可以得到不同形貌的六方氮化硼纳米材料，通过控制一定反应条件，BBr3与Li3N 在苯溶剂中反应的主要产物为立方氮化硼。除上述方法之外，还可以采用溅射法、等离子法和弧电法等制备氮化硼纳米材料。
二、氮化硼纳米材料的应用
目前，氮化硼纳米材料在化工，电子，生物和药物，航空等领域被广泛使用，例如：储氢，有机污染物的吸附，药物运输，气体纯化，纳米粒子的载体，超疏水薄膜等。研究表明，氮化硼纳米材料的双空位吸附是非常稳定的，调控制备六方氮化硼纳米片为载体，通过“热解镶嵌”的方法实现对Au 纳米粒子的稳定固载，就能够制备出高效的六方氮化硼纳米催化剂。在负载Au纳米粒子的氮化硼纳米片催化CO分子的实验中，由于CO 分子的最大吸附能远低于O2分子，因此吸附CO的纳米催化剂在O2存在的情况下是不稳定的，通过分子动力学模拟，条件下P空位要比N 空位更稳定，因此单层的氮化硼载体更有利于负载金属催化CO 氧化。无复合多孔氮化硼载体的吸附性较差，复合光催化剂吸附化学反应需要的时间较长，当以多孔氮化硼作为载体时能够显著提升催化剂的吸附性，进一步提高催化剂光催化活性。对于二维纳米材料来说，获得稳定的、独立的、缺陷较少或无缺陷的单层结构，是其深入应用研究的一个前提条件。单层氮化硼纳米材料又称氮化硼烯，它的纸杯不仅是氮化硼二维纳米材料性质研究的需要，也是某些应用如超微型电子元器件的需要。氮化硼剥离技术目前还没有办法制备出大量稳定的单层氮化硼烯，需要进一步开发新的制备工艺与方法。鉴于氮化硼的优良性能，可以将不同的杂多酸负载到类石墨烯型六方氮化硼上，制备兼具杂多酸和氮化硼双重优势的多相催化剂，从而提高催化剂的循环稳定性，降低催化剂的用量。将钨基离子液体负载到该多相催化剂上，用其脱除模拟油中的反应的脱除率可达95%以上，当以空气作氧化剂时也有很高的脱除率。
三、技术展望
氮化硼二维纳米材料具有独特的力学、物理学、光学性质，具有良好的应用前景。但由于其分子之间独特的作用力，获得质量稳定，片层数均一的少层或单层氮化硼二维纳米材料还具有一定的挑战，限制了对其性质的研究以及特性的应用。需要解决的问题有很多方面，如氮化硼二维纳米材料制备机理问题；对现有制备方法的改进优化；大面积、稳定、单原子层的氮化硼烯的制备问题等。针对以上问题，本文提出氮化硼二维纳米材料的发展趋势：（１）深入了解氮化硼二维纳米材料剥离机理。在氮化硼二维纳米材料剥离技术方面，分子扩散动力学，原子之间、原子层与层之间的作用力等相关理论等的理解和完善是氮化硼剥离技术的基石。现有的溶解参数理论几乎都是半经验性质，只能用来部分指导氮化硼二维纳米材料的制备，还远未达到准确预测氮化硼制备效果的程度；同时，制备条件如剥离时间、超声功率、离心转速等反应参数的确定还属于实验性质。因此，需要大量的研究深入了解氮化硼剥离时的反应机理，开展包括材料、物理、化学、纳米技术等的多学科交叉研究是氮化硼二维纳米材料剥离机理突破的关键。（２）氮化硼二维纳米材料制备技术的改进。相对于石墨烯，氮化硼二维纳米材料制备方法研究还不完善。除了研究新的制备方法，还可以将原有制备方法进行改进或不同方法进行结合，如合成法与剥离方法的结合，机械剥离法与化学剥离法的结合等。产量更大、原子层数更均一、质量更稳定、收率更高是氮化硼二维纳米材料制备技术的几个重要发展方向。
综上所述，氮化硼纳米材料在催化领域已展露出极好的应用前景，与此同时也受到了学术研究界的重视。时至今日越来越多的制备与表征技术应用正在进行，与之有关的实践研究正处于探索发展过渡阶段。氮化硼二维纳米材料具有优良的物理、化学性质，具有广阔的应用前景，随着制备技术的完善和性能研究的深入，氮化硼二维纳米材料必将在微电子制造、光学元器件等应用领域发挥积极作用。
参考文献：
［１］ 陈牧，颜悦，张晓锋，等．大面积石墨烯薄膜转移技术研究进展［Ｊ］．航空材料学报，2018，35(2)：1-11．
［2］薛雅芳．六方氮化硼和石墨的剥离，改性及性能［Ｄ］．上海：东华大学，2017．
［3］丁晴，方昕，范利武，等．不同二维纳米填料对复合相变材料导热系数的影响［Ｊ］．储能科学与技术，2018，3(3)：250-254.
