二活性炭制备活性氮化硼

《二活性炭制备活性氮化硼》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、实用标准文案二活性炭制备活性氮化硼摘要活性炭模板替换反应法已经成功地用于制备活性氮化硼了。最终合成的材料其特性可以通过电子扫描显微术，高分辨电子显微学，电子能量损失能谱学，以及表面积分析这些方法来分析测定。活性氮化硼的微观结构同开始的活性炭的微观结构是相似的。由模板法制备的活性氮化硼的精确地表面积，总孔容，以及孔的平均半径分别为168m2/g,0.27cm3/g,32.2Å（1Å=1.0×10-10m）.正文多孔固体物被广泛应用作吸附剂，净化色谱层析填料，催化过程的支撑物。有各种各样不同的多孔固体物存在

2、，包括沸石类，柱状的黏土，多孔固体聚合物，以及多孔炭。在这些物质当中，多孔炭（常被称作活性炭），显示出独特的孔隙率，极大的表面积，很大的吸附容量，较高的吸附能力，并且表面活性度很高。从广义上讲，活性炭能被定义为一种无固定形状的、组成以炭为主的材料，这种材料孔隙率很高，中间粒子表面积也很大；从活性炭的显微结构中可以看到有很多由扁平的饱和键以任意的方式相互交联而形成的堆积物。活性炭是当前被使用的多孔固体物当中最流行最受欢迎的一种。六方氮化硼，一种结构同石墨很接近的材料，具有极为吸引人的化学的、热的、电的联合

3、性能。从活性炭的应用显示一种展现出高孔隙率和大比表面积的类似活性氮化硼也会具有科学和经济上的重要价值。尽管按照传统方法生产的薄膜和粒子形成的氮化硼是无孔的，但在涉及增强孔隙率的合成方法上仍旧取得了一些进展。不幸的是，相关联的为了增强BN孔隙率而设计的合成路径一般都要使用硼烷分子前躯体，而硼烷不仅昂贵且很有毒，因此对于大批量生产的产品来说这种合成路径是吸引不了人的。我们已经探寻出了一种活性炭合成替换路径。这种方法以前已经被提出来过，即经过一个用碳纳米管作为模板的交换反应就可以制备出BN和BxCyNz纳米管

4、。碳纳米管和活性炭有很高的精确的表面区域，反应物气体（例如氧化硼和氮气）能到达此区域。建立在那些相似点之上，我们在此建议并且成功地证明出这种靠使用活性炭作为模板来高效率合成活性氮化硼的交换反应是合适的。这项研究中所使用的活性炭是从Calgon公司商业上获得的。这项取代反应是在一个水平的高温管式炉当中进行的。B2O3粉末（Alfa≥99.99%）被放在一个打开的石墨干锅当中，然后用活性炭把它盖上。将干锅置于1580°C的氮气流当中45min。反应之后，中间产品BxCyNz可以从孔炭床层当中获得。为了测定出

5、这种中间产品深加工的实验参数，我们调查了把纯的最开始的活性炭放在一个氧化的环境当中的效果和把中间产品BxCyNz放在一个氧化环境当中的效果。图1a和1b分别显示了活性炭和中间产品BxCyNz的热重分析结果。活性炭和中间产品BxCyNz的热重行为表现同碳纳米管和BxCyNz的热重行为表现各自是相似的。这些结果显示中间产品BxCyNz在500°C到700°C之间的温度范围内能最有效地消耗光碳。这样，为了除去任何可能存在的碳并且将合成的BxCyNz转移到纯的BN当中，我们要将BxCyNz中间产品在600°C下

6、于空气当中进一步地加热30min。最终结果样品和最开始的原材料的性征都通过以下设备来检测并描述，普通的电子扫描显微镜（SEM），使用了一个装备有一个平行电子能量损失能谱探测仪(EELS,Gatan精彩文档实用标准文案PEELS678)的PhilipsCM200FEG的高分辨电子显微镜(HRTEM)。这些材料的表面均通过氮porosimetry(QuantachromeAutosorb-1series)来调查研究。表面积测量结果通过Brunauer-Emmet-Teller(BET)法来获得。孔径分布是通

7、过Barrett-Joyner-Halenda(BJH)法来分析的。图2显示的是起始原料和BN产品的SME图像。图2a,b显示的是活性炭原料的2种不同放大倍率的图像显示结果，而图2c,d显示的是BN材料相应的结果。在1-10μm的尺寸范围内，以碳为主的材料和以BN为主的材料有非常相似的形态。图3显示的是起始原料和BN产品的HRTEM图像。图3a-c显示的是活性炭依次在接连着的更高倍率下的图像，而图3d-f显示的是BN材料相应的结果。在80nm和20nm的尺寸级别上，以BN为主的产品在形态上同活性炭模板是

8、令人吃惊的相似的。这两种物质的样品的母体均由清一色的，各相同性的显微组织组成。在高放大倍率下，将图3c和图3f对比可发现起始活性炭原料和以BN为主的产品的图像还是存在细微的差别的。在这里以BN为主的材料些微地显示出更“石墨化”，换言之，BN的活化度看起来要比活性炭模板要低。图3c显示活性炭的气孔大部分都是位于反常的饱和键之间的狭缝形孔隙。图3c也显示出了有少量石墨带。图像的一个快速的傅里叶变换（FFT）在图3c的内插图中显示出来了，此内插图