碳-氮化硼三维复合纳米材料：合成及应用

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1、分类号：TB321密级：公开UDC：620编号：201421801003河北工业大学硕士学位论文碳-氮化硼三维复合纳米材料：合成及应用论文作者：贾惠超学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：唐成春职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistryTHREEDIMENSIONALCARBONBORONNITRIDECOMPOSITEDNANOM

2、ATERIALS:SYNTHESISANDAPPLICATIONbyJiaHuichaoSupervisor:Prof.TangChengchunMay2017摘要纳米材料的尺寸小精度高吸引了人们的研究兴趣，随着它的快速发展和更新，我们的日常生活也更加便利。现在三维纳米材料出现在人们的视野，三维金属、三维陶瓷、三维聚合物等材料也日新月异。三维碳纳米材料通常被用在超级电容器、生物学和高效去除机制中，三维氮化硼的研究也在迅速的发展。本文中我们利用简单的化学原料制备出形貌结构特殊的三维碳氮化硼纳米材料并且对它的应用做了深入的

3、探索，具体研究内容如下：(1)破壳状三维碳氮化硼形貌由破碎的中空球壳组成，它的表面存在大量的活性键展现出对亚甲基蓝的显著吸附性能。更重要的是在第一次经历了吸附-解吸附的循环后，它的吸附速率变得很快远高于原始吸附速率可在2min之内完全移除亚甲基蓝。在经历过八次循环吸附过后它对染料的移除率仍能保持在95%。因此，它被认为是一种具有发展空间的吸附材料。(2)奶酪状三维碳氮化硼，微观形貌由尺寸为10-100μm的三维块材结构组成，在块材结构的表面和横截面上都布满了丰富的孔，孔径大小从2nm到100nm分布。它结合了碳和氮化硼

4、的吸附优势，可以吸附水中的有机染料、油类和重金属离子等。这种三维碳氮化硼对亚甲基蓝和刚果红饱和吸附量分别达到408mg/L和307mg/L。它对重金属离子的吸附速率非常快，可以在2min之内将溶液中的重金属离子移除。通过直接燃烧法可以实现它对有机染料和油类的循环使用。此外，奶酪状三维碳氮化硼在宏观下为块体材料，且具有一定的力学强度，这使得它比粉末状的吸附材料更加便利。这种奶酪状三维碳氮化硼是具有应用前景的一款全能性吸附剂。(3)碳氮化硼纳米薄板，微观形貌是由小尺寸薄片搭建而成的平整均一的纳米薄板，薄板的大小可达到10μ

5、m左右，厚度大约为100nm。经过紫外灯激发它还显示出荧光效应，我们将会进一步的利用它的发光效应探索薄板状碳氮化硼纳米材料的潜在应用。下一步的实验目标是探索并改变反应物的比例、反应温度等条件，希望能够获得单一的特征峰，它有机会被应用在荧光LED上。关键字：三维碳氮化硼纳米材料吸附IABSTRACTNumerousresearcheshavebeenconductedonnanomaterialsbecauseoftheirsmallsizeandhighaccuracy.Correspondingly,withther

6、apidupdateofnanomaterials,ourdailylivesgetmoreandmoreconvenience.Nowthree-dimensional(3D)nanomaterials,including3Dmetals,3Dceramics,3Dpolymersetchaveattractedpeople’sattention.Outstandingpropertiesandpotentialapplicationsmakethemperfectcandidateinapplicationsofc

7、atalysts,recordingmedia,opticalmaterialsandfuelcells.3Dcarbon,asapracticalnanomaterial,isgenerallyappliedtosupercapacitor,biologyandefficientremovalmechanisms.Itisnotedthatthestudieson3Dboronnitride(3DBN)aredevelopingveryfast.Wereportaninnovativeapproachtosynthe

8、sizeanewcarbon-boronnitridecompositewithuniquethreedimensionalmorphology,theresultsareasfollows:(1)Threedimensionalcarbonboronnitride(3DC-BN)withtheuniquemorphologywe