微纳氮化硼材料的表面改性及性能研究

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1、分类号：TB34密级：公开UDC：620编号：201421801020河北工业大学硕士学位论文微纳氮化硼材料的表面改性及性能研究论文作者：王伟佳学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料物理与化学指导教师：黄阳职称：教授资助基金项目：国家自然科学基金(No.51402086),河北省引进海外高层次人才“百人计划”资助（E2014100011），河北省自然科学基金杰出青年科学基金项目(E2016202122),天津市应用基础与前沿技术研究计划（合同编号：14JCYBJC42200）DissertationSubmittedtoHebei

2、UniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsPhysicsandChemistrySURFACEMODIFICATIONONBORONNITRIDEMICRO/NANO-MATERIALSANDTHEIRPROPERTYSTUDIESbyWangWeijiaSupervisor:Prof.HuangYangMay2017ThisworksupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51402086),theHun

3、dredTalentsProgramofHebeiProvince(E2014100011),theNaturalScienceFoundationofHebeiProvince(E2016202122)andtheTianjinResearchProgramofApplicationFoundationandAdvancedTechnology(14JCYBJC42200).摘要具有类石墨层状结构的六方氮化硼（BN），是一种拥有优异物理化学性能的功能陶瓷材料。通过控制其微观形貌及结构，制备具有微纳尺度特征的BN材料，可以有效调控BN的

4、性能，扩展其应用领域。然而源于BN自身的化学惰性、低润湿性、非磁性等特点，对微纳BN材料的实际应用开发仍受到诸多限制。从应用角度出发，有针对性地对微纳BN材料进行表面修饰或功能化组装，可以对微纳BN的物理化学性能作进一步的剪裁和调控，因而具有重要的科学研究价值。本论文发展了基于微纳BN的新型功能材料的制备方法，实现了对BN纳米球以及多孔BN微纳纤维的表面修饰或功能化组装，并初步探索了所制备材料在生物医药、吸附、光催化等领域的应用。主要研究内容包括：1.采用醇热法在BN纳米球（BNNSs）表面均匀负载了尺寸约10nm且具有高结晶度的Fe3

5、O4纳米颗粒，获得了具有可磁操纵性的BN纳米复合材料。通过研究反应时间对产物的成分、形貌以及磁性的影响，探讨了生长机理，并且通过控制生长条件获得了具有超顺磁性的BNNSs@Fe3O4产物。随后对这类纳米复合材料进行了初步的生物相容性实验，结果表明其对MCF-7、MCF-10以及HeLa等细胞系具有低的毒性，从而证明其有望被用于磁靶向药物等生物医学领域。2.以硝酸铜为铜源，采用醇热法对疏水性多孔BN纳米纤维进行表面修饰，成功地将CuO纳米颗粒原位生长于多孔BN纳米纤维表面，得到一种具有良好亲水性的纳米复合材料。该复合材料的比表面积和孔体积

6、高达226m2/g和0.323cm3/g，并且存在大量的微孔和介孔。与多孔BN纳米纤维相比，该复合材料具有良好的可见光乃至近紫外光的响应特性，并且展现了良好的光催化性能。3.在多孔BN微米纤维的合成过程中引入超声辅助手段，实现了对BN微米纤维的改性及自组装，得到了一种新型的超轻BN泡沫块体。对所制备的BN泡沫的光学接触角、吸附性能以及力学性能进行了系统性的表征分析。结果表明该BN泡沫具有优越的亲油疏水特性，优异的吸油性能和循环再生性能，并且具有一定的弹性。关键字：微纳氮化硼复合材料表面修饰IABSTRACTHexagonalboronn

7、itride(BN)hasagraphite-likelayeredstructureandpossessesanumberofhighlydesirablepropertiesincludinghighthermalconductivity,excellentelectricalresistivity,lubrification,verygoodchemicalstability,hightemperatureoxidationresistanceandthermalstability.Bystructuralengineeringo

8、fBNmaterialatmicro/nanoscale,theperformanceofBNcanbewellmodulated,sorenderstheBNeffectiveinmanyapplicat