氮化硼纳米材料的可控合成及其应用研究

编号：NMJS09654

篇名：氮化硼纳米材料的可控合成及其应用研究

作者：黄凯靖

关键词： BN; 形貌; CO2吸附; 球磨; 加氢反应;

机构： 广东工业大学

摘要： 氮化硼基材料凭借独特的热稳定性、化学惰性和可调节的电子结构,在吸附领域和催化反应领域展现了应用潜力。本研究通过焙烧法、球磨法、CVD法控制氮化硼材料微观结构和表面性质,开发其在环境保护和精细化学品生产领域的应用。论文主要工作分为以下三个方面: 首先,系统研究焙烧法制备的氮化硼纳米材料的结构和金属掺杂方式对CO2吸附性能的影响。合成的带状氮化硼材料,因其具有高比表面积和最优孔径微孔结构,展现出优异的CO2吸附性能。进一步改性制备出Cu掺杂的带状氮化硼材料,CO2吸附性能最佳,吸附量达到3.36 mmol/g,且在低压区（0.01bar）CO2/N2选择性中达到了465,为低分压烟道气捕集提供了一种新型高效的气体分离材料。 其次,系统研究球磨条件对功能化BN纳米材料催化加氢性能的影响。研究球磨原料种类、比例、球磨时间对对BN尺寸和表面性质的影响。BN与尿素质量比为1:30、球磨时间为20h时,BN纳米片从团聚状态转化为剥离的薄片状,尺寸明显变小。采用蔗糖、葡萄糖、乳糖、甘氨酸、柠檬酸、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠作为球磨辅助原料显示,葡萄糖辅助球磨获得的BN样品粒径最小。在催化应用中,氢氧化钾辅助球磨制备的Ru/BN催化剂在间苯二甲胺加氢反应中表现最佳（转化率57.44%,选择性94.41%）,这可能是球磨后表面缺陷位和碱性性质促进了催化加氢性能的提升,相关机理分析有待进一步深入研究。 最后,研究对比了TiO2、Fe2O3和Al2O3三种氧化物在CVD法中催化合成氮化硼纳米管对形貌的影响。表征发现TiO2和Al2O3合成传统氮化硼纳米管,Fe2O3催化剂合成出竹节状氮化硼纳米管。 本论文开发合成的氮化硼纳米材料未来将继续开展在环境及催化等相关领域的应用研究。