一种非晶态氮化硼前驱体制备多孔高结晶六方氮化硼纳米片的新方法

来源：Wiley

自发现具有特殊物理/化学性质的石墨烯以来，二维（2D）纳米材料一直备受研究工作者的青睐。六方氮化硼（h-BN）具有与石墨类似的蜂窝层状结构，由B、N原子交替组成，单层h-BN纳米片（h-BNNS）可视为石墨烯的类似物，俗称“白色石墨烯”。h-BN具有良好的热稳定性和化学稳定性，以及独特的电子和光学性能，在储能和催化转化领域有着广泛的应用。其结构特征的变化，如尺寸、表面积、厚度、晶体相、缺陷、空位等，对h-BN的性质/功能有显著的影响。

基于此，橡树岭国家实验室Sheng Dai（戴胜）教授课题组提出了从非晶态h-BN出发构建高度结晶和多孔的h-BNNS的新策略。考虑到镁（Mg）的适宜熔点（650 ℃）以及Mg在硬碳制备结晶石墨中的良好性能，本文采用熔融状态（900 ℃）的Mg粉为介质，对非晶态h-BN前驱体进行溶解-析出/结晶，成功制备出h-BNNS晶体，质量产率88%。PXRD显示所得的h-BNNS与典型的BN六方结构非常吻合，并且孔径分布以介孔为主。上述结论证实了该方法可以有效地将大块非晶态BN前驱体高效转化为有序的高晶态介孔h-BNNS。

非晶态h-BN是由随机排列的层状结构所组成的大块体，并且块体厚度大于3.5 μm；Mg粉处理后形貌发生显著变化，h-BNNS晶体具有更小的颗粒尺寸（≈200 nm），层厚降至13 nm，并且不同于h-BN所显示的体积大、不透明的结构，h-BNNS晶体具有透明的、重叠的平面结构，这清楚地证明了大体积的非晶态h-BN前体被重组成片状结构。热重分析（TGA）显示，非晶态h-BN在空气中加热，260 ℃时开始失重，相比之下，晶体h-BNNS在520 ℃下只有轻微的失重（< 10 wt%），说明其热稳定性增强。N2吸附脱附曲线显示晶体h-BNNS的比表面积为347 m2 g-1，总孔体积为0.41 cm3 g-1，孔分布以介孔为主，并且具有很好的脱氢性能。

相关结果发表Angewandte Chemie International Edition上，文章的通讯作者是橡树岭国家实验室首席科学家Sheng Dai（戴胜）。

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Construction of a Nanoporous Highly Crystalline Hexagonal Boron Nitride from an Amorphous Precursor for Catalytic Dehydrogenation

Hao Chen, Zhenzhen Yang, Zihao Zhang, Zitao Chen, Miaofang Chi, Song Wang, Jie Fu, Sheng Dai

Angew. Chem. Int. Ed., 2019, DOI: 10.1002/anie.201904996