Seit ihrer Entdeckung haben Kohlenstoffnanoröhren (CNTs) aufgrund ihrer einzigartigen Mikrostrukturen, hervorragenden physikalischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften die Aufmerksamkeit von Forschern auf verschiedenen Gebieten der Welt auf sich gezogen. Bornitrid- Nanoröhren sind eindimensionale nanostrukturierte Materialien, die Kohlenstoff-Nanoröhren ähneln. Es ist ersichtlich, dass Kohlenstoffatome in Kohlenstoffnanoröhren abwechselnd durch Bor- und Stickstoffatome substituiert sind. Sie werden durch einzelne oder mehrere Schichten aus hexagonalem Bornitrid (h-BN) gekräuselt und bilden schließlich einwandige oder mehrwandige Bornitrid-Nanoröhren. Das Strukturmodell ist in der Abbildung dargestellt
Ein Diagramm B Diagramm
Strukturmodell von Bornitrid-Nanoröhren: (a) mehrwandig; (b) einwandig
In der praktischen Vorbereitung ist es schwierig, BNNTs mit einwandiger Struktur zu synthetisieren. Der Hauptgrund ist, dass sich die BN-Bindung von BNNTs von der kovalenten CC-Bindung von CNTs unterscheidet. Die BN-Bindung von BNNTs weist einige ionische Bindungseigenschaften auf. Dies führt zur Mikrowechselwirkung zwischen benachbarten BN-Bindungen und zur Bildung einer stabileren zweischichtigen oder mehrschichtigen röhrenförmigen Struktur. Es gibt jedoch nur eine schwache Van-der-Waals-Kraft zwischen den Graphitschichten in CNTs, so dass es einfacher ist, eine einwandige röhrenförmige Struktur zu bilden. Bornitrid-Nanoröhren haben nicht nur vergleichbare mechanische Eigenschaften und Wärmeleitfähigkeit mit Kohlenstoff-Nanoröhren, sondern weisen auch eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit, chemische Stabilität und thermische Stabilität auf.
Leistungsvergleich von Bornitrid-Nanoröhren (BNNTs) und Kohlenstoffnanoröhren (CNTs)
Nanoröhren | Chemische Bindung | elektronische Struktur | Lumineszenz-Eigenschaften | Raman-Beugungspeak | Junger Modul TPa | Wärmeleitfähigkeit （ W / mk | thermische Stabilität Luft |
BNNTS | ionische Eigenschaften | 5,0-6,0 eV ， Isolierung | Purpurrotes oder ultraviolettes Licht | Einzelne charakteristische Spitze : 1370 cm & ndash; 1 | 1,22 ± 0,24 | ＞ CNTS | 800-900 |
CNTS | kovalente Bindung | Metallisch oder halbleitend | Infrarotlicht | G-Spitze : 1580 cm & ndash; 1 D Spitze : 1350 cm & ndash; 1 | 1,09-1,25 | ＞ 3000 | ~ 500 |
Bewerbung ：
(1) Wasserstoffspeicherungsmaterialien
Im Vergleich zu Kohlenstoffnanoröhrchen besitzen Bornitrid-Nanoröhrchen hervorragende physikalische und mechanische Eigenschaften sowie eine höhere chemische Stabilität und eignen sich besser für Wasserstoffspeicheranwendungen . Relevante Studien zeigen, dass die Wasserstoffspeicherkapazität von Bornitrid-Nanoröhren mit steigendem Druck von 0 bis 10 MPa bei Raumtemperatur allmählich zunimmt. Die Wasserstoffspeicherfähigkeit von mehrwandigen bambusförmigen Bornitrid-Nanoröhren liegt im Bereich von 1,8 bis 2,6 Gew .-%, die als potentielle Wasserstoffspeichermaterialien verwendet werden können.
(2) biologische Materialien
Bornitrid-Nanoröhren können auch mit Biomaterialien kombiniert werden und haben Anwendungen im biologischen Bereich . Es wurde gefunden, dass Polyvinylimid-modifizierte Bornitrid-Nanoröhrchen einen geringen Einfluss auf den Metabolismus von menschlichen Zellen hatten und Polylysin-modifizierte Nanoröhrchen eine gute Kompatibilität mit Fibroblasten aufwiesen. Darüber hinaus fördert die Modifikation von Bornitrid-Nanoröhrchen mit biologisch aktiven Algen die Bindung proximaler Nanoröhren mit Proteinen oder Zellen