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Eigenschaften und Anwendungen von Bornitrid-Nanoröhren

Jan 21, 2019

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

图片1图片2

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