自從氮化硼成為材料界的新星后，對其應用的拓展研究逐漸得到了人們的重視。在這個過程中，科學家發現，相對于普通塊狀的氮化硼來說，多孔氮化硼由于具有較高的比表面積，因此應用范圍更廣泛，在吸附劑、催化劑載體、儲氫材料等領域上都具有很好的應用效果，成為了近年來的研究熱點。

六方氮化硼的晶體結構

雖然氮化硼有三種晶體結構，①類石墨的六方氮化硼（h-BN）；②密排六方氮化硼（w-BN）；③類似于金剛石的立方氮化硼（c-BN），但其中應用最廣、同時也可以做成多孔材料的就是六方氮化硼。作為一種摩氏硬度為2的軟性材料，h-BN能表現出較強的機械性能、熱學性能及化學穩定性，因此具有很高的可塑性。

一、多孔氮化硼有哪些應用前景？

多孔陶瓷本身便具有相對密度低、比表面積大、重量輕等優點，具體可表現為較高的強度、剛度、沖擊韌性，良好的阻波性能、光電性能、吸附性能等。而當“多孔”遇上h-BN時，強強聯合下h-BN的應用得到了進一步的拓展，具體如下：

1.催化劑載體

由于多孔氮化硼具有高比表面積、化學惰性、耐高溫等優良特點，因為研究者們開始利用這些優勢將其制備為催化劑載體。如中國科學院楊曉龍等人利用MgO/h-BN復合載體負載的Ru基氨合成催化劑對氨合成反應進行催化，由于MgO/h-BN載體上存在較多的堿性位，所以表現出優秀的催化活性；G.Postole等人利用兩種不同比表面積的氮化硼作為負載劑，鈀作為催化劑對丙烯氧化反應進行催化。結果發現氮化硼中含有氧元素時負載的氧化鈀催化劑比純氮化硼的催化效果更好。

銀納米顆粒與氮化硼的混合結構，用于催化轉化CO

2.吸附劑

高比表面積的氮化硼不僅可以用來做催化劑載體，做吸附劑也同樣很給力。目前應用最多的吸附劑是活性炭（500m²/g-1200m²/g），由于其來源廣泛、比表面積大、吸附容量大，所以經常被用于水處理、空氣過濾等方面。

影響材料吸附能力的關鍵在于它的比表面積大小，目前已有學者對高比表面積氮化硼展開吸附試驗，如蔡等人研究了高比表面積氮化硼對水中氯苯的吸附規律，通過靜態吸附法研究發現氮化硼對氯苯的吸附過程符合一級動力學模型和Freundlich等溫吸附模型，氮化硼對于氯苯的吸附飽和量可達到672.8mg/g，去除率高達79%。相比于活性炭對氯苯的去除率只有61.73%，氮化硼表現出較好的吸附效果。

多孔氮化硼可用于吸附油污

3.儲氫材料

由于氮化硼材料類似于石墨結構，所以氮化硼可以形成納米管，并且通過實驗研究發現氮化硼納米管有許多性質要優于碳納米管，如程等人通過研究采用巨正則蒙特卡羅方法，系統地研究了常溫和中等壓強下鋰摻雜SWBNNTA的物理吸附儲氫特性，揭示了在現有條件下Li-doped SWBNNTA的儲氫量能夠達到和超過美國能源部提出的2015研究目標。Weng等人用三聚氰胺和硼酸作為前軀體制備了多孔氮化硼納米帶，比表面積高達1488m²/g，儲氫性能十分卓越。

氮化硼納米帶得形貌和氫氣吸附-脫附曲線

二、多孔氮化硼該如何制備？

目前國內外關于氮化硼的制備方法種類繁多，主要有模板法、溶劑熱合成法、氣相沉積法、高溫熱解法等。

1.水（溶劑）熱法

水（溶劑）熱合成法是將水溶液（或有機溶劑）作為反應載體，然后在高溫高壓下使反應物重新結晶，由于水熱反應的均相成核及非均相成核機理與固相反應的擴散機制不同，因而可以創造出其他方法無法制備的新化合物。但這個方法的缺點在于：反應條件的控制比較困難，難以生成目標孔結構；產率低，不利于工業生產；大多數反應原料化學性質不穩定等。

2.化學氣相沉積法

化學氣象沉積法又稱催化裂解法。該方法原理就是應用氣態物質在固體上發生化學反應并產生固態沉淀物，一般分為三步，①在反應器內生成揮發性物質；②將已揮發的物質轉移至要沉降的區域；③揮發性物質在固體上發生化學反應并產生固態沉淀。

化學氣相沉積法制備氮化硼的優點在于制備原理簡單、原料成本較低。缺點在于過程可控性差、不適合工業生產。

3.模板法

模板法是以模板為主體構型去控制、影響和修飾材料的形貌、控制尺寸進而決定材料性質，根據所用模板性質不同，該方法分為以共價鍵維持其特定結構的硬模板和以分子內的弱相互作用維持其結構的軟模板兩大類。采用硬模板可以將模板的孔結構復制到氮化硼中，得到高比表面的多孔氮化硼材料，但此法雖然可以有效控制孔的大小，但是過程繁瑣；但軟模板法并不適合制備多孔氮化硼，因為它不僅制備周期更長，而且所用的模板試劑價格也更貴。

4.有機先驅體法

采用有機先驅體法制備高比表面多孔氮化硼時，主要采用的有機先驅體有以下三種：氨基硼烷及其聚合物、三氯硼吖嗪及其聚合物、硼吖嗪及其聚合物。Xiao等人采用硼酸和三聚氰胺分別作為硼源和氮源制備出C₃H₆N₆·2H₃BO₃作為前軀體，然后通過高溫熱分解前軀體的方法制備多孔氮化硼材料。

資料來源：

多孔氮化硼的制備、活化及其重金屬高溫吸附特性研究，翟振宇。

多孔氮化硼納米片的制備及其在氣體吸附領域的應用，謝飛。

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