六方氮化硼又被成為白色石墨烯，在2004年曼徹斯特大學(xué)的一項(xiàng)研究中被人們發(fā)現(xiàn)六方氮化硼應(yīng)用領(lǐng)域再次被拓展。當(dāng)時(shí)，曼徹斯特大學(xué)的研究人員就表示該物質(zhì)可能通過異質(zhì)結(jié)的方式構(gòu)建二維材料，使其在未來能夠符合工業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在，研究小組首次證實(shí)，可通過精確操控晶層堆疊方向的方式，極大地改變異質(zhì)結(jié)中的電子運(yùn)轉(zhuǎn)方式，使這種材料真正具備了投入應(yīng)用的實(shí)際價(jià)值。

但是如何拓展六方氮化硼應(yīng)用范圍,從而進(jìn)一步用修飾、摻雜或復(fù)合的方法來提高BN的性能仍然是亟待解決的最重要問題。本文中,我們通過對管狀及片層狀六方BN材料進(jìn)行修飾、摻雜和復(fù)合,研究了功能化之后的BN基材料在電化學(xué)及發(fā)光材料方面的應(yīng)用。主要研究內(nèi)容如下：

以化學(xué)的方法采用Pani對氮化硼納米管(BNNTs)進(jìn)行功能修飾,Pani的修飾改變了BNNTs的水溶性及在水溶液中的分散性能,這為Pt納米粒子在BNNTs-Pani表面的均勻修飾奠定了基礎(chǔ)。UV、FT-IR與Raman表征顯示,BNNTs與Pani之間以π鍵的形式連接。以NaBH4還原氯鉑酸,得到了Pt納米粒子均勻修飾的BNNTs-Pani-Pt復(fù)合材料,Pt納米粒子的平均粒徑在5nm左右。將BNNTs-Pani-Pt復(fù)合物與葡萄糖氧化酶(GOD)在水溶液中混合,制備了BNNTs-Pani-Pt-GOD生物復(fù)合材料。紫外可見光吸收光譜(UV-Vis)與SEM顯示,GOD被吸附在BNNTs-Pani-Pt復(fù)合物的表面,這種吸附被認(rèn)為是由于BNNTs表面對GOD表面帶電基團(tuán)的靜電吸附作用引起的。將BNNTs-Pani-Pt-GOD生物復(fù)合物修飾在玻碳電極的表面,并以戊二醛交聯(lián),用Nafion去除其他電化學(xué)活性物質(zhì)的影響,制備了GC/BNNTs-Pani-Pt-GOD生物傳感器。循環(huán)伏安曲線(CV)證明復(fù)合物電極可顯著催化氧化雙氧水,具有較好的電化學(xué)活性GC/BNNTs-Pani-Pt-GOD生物傳感器能夠作為一種性能良好的葡萄糖生物傳感器,響應(yīng)電流在0.01到5.5mM的葡萄糖濃度范圍保持線性增長,響應(yīng)靈敏度為19.02mAM-1cm-2,在信噪比為3時(shí),檢測限大約是6μM。且傳感器還具有優(yōu)異的抗酸和高溫性能,在較低的pH(pH=3)和較高的溫度(60℃)下,仍能保持較高的原有活性。這種GC/BNNTs-Pani-Pt傳感器及相關(guān)制備方法對相關(guān)電化學(xué)傳感器和催化劑的研究也是有意義的。 2.成功實(shí)現(xiàn)了稀土Ce3=對BN納米片結(jié)構(gòu)的摻雜,研究表明這種Ce摻雜的BN材料發(fā)出強(qiáng)烈的藍(lán)光。對Ce摻雜BN的結(jié)構(gòu)、化學(xué)組分與價(jià)態(tài)、光學(xué)性能及結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。SEM和TEM結(jié)果表明制備的Ce摻雜BN產(chǎn)物為厚度為30-50nm、直徑為200-300nm的片層結(jié)構(gòu)。當(dāng)Ce的摻雜量不同時(shí),Ce摻雜BN樣品的禁帶寬度從純BN的4.37eV降低到摻雜Ce為1.5%時(shí)的3.31eV,說明Ce的摻入改變了BN材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。以電子順磁共振(EPR)研究了純BN和摻雜BN樣品的內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)特性,發(fā)現(xiàn)Ce的摻入改變了BN的原有N缺陷。以UV和熒光分光光度計(jì)(PL)研究了不同Ce摻雜含量對BN光學(xué)性能的影響,摻雜Ce為1%的BN材料發(fā)光強(qiáng)度最高,在308nm光激發(fā)下可以發(fā)出波長為410nm的藍(lán)光,該藍(lán)光被認(rèn)為是由于Ce3=的5d-4f躍遷引起的。 3.分別制備了以BN/TiO2及Ni-BN/TiO2的鋰離子電池負(fù)極材料。以Li片為對電極,研究了復(fù)合材料電極的電化學(xué)性能,測試了其鋰電性能。研究結(jié)果表明,BN加入之后的電池性能較P25和Ti02都有相當(dāng)大的提高。以循環(huán)伏安法和交流阻抗技術(shù)分析了鋰離子電池的容量衰減機(jī)制和在電極／電解液界面上的傳輸動力學(xué)機(jī)制。

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