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间歇式推舟-CVD 法制备竹节状氮化硼纳米管

2019-08-06范明聪吉钰纯王吉林谷云乐

武汉工程大学学报 2019年4期

范明聪,吉钰纯,王吉林,谷云乐*

1.武汉工程大学材料科学与工程学院,湖北 武汉 430205;2.桂林理工大学材料科学与工程学院,广西 桂林 541004;3.桂林理工大学有色金属及材料加工新技术教育部重点实验室,广西 桂林 541004

氮 化 硼 纳 米 管(boron nitride nanotubes,BNNTs)与碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)的结构相似,具有强度高、韧性强的特点,可以用于制作性能优良的刀具和模具,将其作为添加剂能极大提升陶瓷材料的性能,常用于制备纳米陶瓷材料[1]等。同时,BNNTs 作为宽带隙半导体材料,带隙约为5.5 eV,其电学性能不随直径和手性的变化而改变[2],这截然不同于CNTs 的带隙随纳米管的直径和手性不同而敏感地变化,使BNNTs 在半导体材料方面有着不俗表现,可用于制备特殊要求的纳米电子器件。此外,BNNTs 的结构决定其具有良好的物理化学性能,在高温、高强度、耐腐蚀材料等方面也有极大的使用空间。BNNTs 所具备的特性使其在实际运用中有着广阔的潜在前景[3-10]。

可以大量制备高纯度氮化硼的方法能为氮化硼材料的理论研究和实际应用提供保证,目前较成熟的BNNTs 制备方法主要有电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)法、高温合成法等[11]。

电弧放电法是最先制备出BNNTs 的方法,该方法将反应原料做为电极,通过电弧放电使原料之间发生反应从而获得目标产物。该方法能耗大,不适合批量生产。激光烧蚀法是用激光在高压的惰性气体气氛中轰击块状反应物后得到所需产物,缺点是能耗高,产量很低,不适合推广和产业化。高温合成法是将配比好的原料充分混合均匀后在高温环境下进行反应生成粗产物,通过后续除杂、干燥工艺得到最终产物。……

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