近日,天津大學(xué)新能源材料研究所與河北工業(yè)大學(xué)微納氮化硼材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室密切合作,在立方氮化硼合成方面取得重要進(jìn)展,研究論文“photochemical synthesis of ultrafine cubic boron nitride nanoparticles at ambient conditions”發(fā)表在化學(xué)頂級(jí)期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上,并被選為熱點(diǎn)論文。
立方氮化硼是一種高硬度材料,且硬度隨著尺寸減小而急劇上升,被廣泛應(yīng)用于刀具材料、耐磨材料和高溫領(lǐng)域。但立方氮化硼只在高壓下才保持穩(wěn)定,合成立方氮化硼通常需要極高的壓力(數(shù)十萬個(gè)大氣壓)、極高的溫度(1000到2000攝氏度)和很長的時(shí)間(幾小時(shí)到幾天),目前合成的最小立方氮化硼粒徑為14納米。
天津大學(xué)杜希文研究組在激光合成材料領(lǐng)域取得了多項(xiàng)開創(chuàng)性成果,率先實(shí)現(xiàn)了長脈寬激光可控合成納米材料。河北工業(yè)大學(xué)唐成春研究組成功實(shí)現(xiàn)了氮化硼基新材料的綠色合成、性能探索以及應(yīng)用開發(fā);诟髯缘膬(yōu)勢,雙方合作開展激光合成立方氮化硼研究,嘗試了多種工藝路線和材料體系,最終利用激光輻照氨硼烷溶液,在常溫常壓下合成超細(xì)(3.5 nm)立方氮化硼納米顆粒。研究發(fā)現(xiàn),一個(gè)氨硼烷分子可以三個(gè)極性溶劑分子結(jié)合形成一個(gè)基元,該基元可以同時(shí)吸收四個(gè)激光光子,并將能量傳遞到氨硼烷分子上,破壞其化學(xué)鍵,實(shí)現(xiàn)徹底脫氫。在強(qiáng)烈激光作用下,溶液中產(chǎn)生大量氮化硼分子,引起氮化硼顆粒的爆發(fā)式形核,從而獲得超細(xì)的氮化硼顆粒。超細(xì)納米顆粒的大曲率半徑會(huì)產(chǎn)生額外的表面壓力,使立方相在室溫下穩(wěn)定存在,最終得到了立方氮化硼顆粒。
該工作取得了如下突破:1)首次報(bào)道了室溫常壓下合成立方氮化硼,并且合成速度極快,整個(gè)過程只需要10分鐘。2)首次合成了超細(xì)立方氮化硼顆粒,尺寸只有3.5納米,預(yù)計(jì)其硬度應(yīng)達(dá)到目前材料的最高值。3)實(shí)現(xiàn)了氨硼烷的一步快速徹底脫氫,為儲(chǔ)氫材料的快速放氫提供了新工藝。
此項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金的支持。(教育科技發(fā)展中心)
- [責(zé)任編輯:Sophie]


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