石墨烯和六方氮化硼纳米材料的改性
科学家发现六方氮化硼拥有超强抗断裂能力：韧性是石墨烯的10倍
科学家发现六方氮化硼拥有超强抗断裂能力：韧性是石墨烯的10倍据外媒报道，六方氮化硼(h-BN)是2D材料中的“铁人”，它非常抗裂，以至于可以违背一个世纪以来工程师们仍用其来测量韧性的理论描述。
“我们在这种材料中观察到的东西是了不起的，”来自莱斯大学、这项研究的论文通讯作者Jun Lou指出，“没有人会想到在2D材料中会出现这种情况。
这就是为什么它如此令人兴奋。
”Lou通过比较h-BN及其表亲石墨烯的断裂韧性解释了这一发现的重要意义。
石墨烯和h-BN在结构上几乎相同。
在每一种结构中，原子排列在相互连接的六边形平面晶格中。
在石墨烯中，所有的原子都是碳原子，而在h-BN中，每个六边形包含三个氮原子和三个硼原子。
石墨烯中的碳碳键是自然界中最强的，这应该能使石墨烯成为周围最坚硬的材料。
但这里却存在一个陷阱。
即使只有几个原子不正常，石墨烯的表现也会从非凡变成平庸。
在现实世界中，没有一种材料是无缺陷的，Lou指出，这就是为什么断裂韧性--或抗裂缝增长--在工程中如此重要。
“我们在七年前测量了石墨烯的断裂韧性，它实际上并不是很抗断裂，”Lou说道，“如果晶格上有裂纹，一个小载荷就会破坏这种材料。
”总之石墨烯是非常脆的。
英国工程师A.A.Griffith曾在1921年发表了一项开创性的断裂力学理论研究，其描述了脆性材料的失效。
Griffith的工作描述了材料中裂纹的大小和使裂纹增长所需的力之间的关系。
Lou在2014年的研究表明，石墨烯的断裂韧性可以用Griffith的时间检验标准来解释。
考虑到氢氮化硼的结构跟石墨烯相似，人们预计它也会很脆。
然而事实并非如此。
六方氮化硼的抗断裂性能约是石墨烯的10倍，由于这种材料在断裂测试中的表现是如此得出人意料，以至于无法用Griffith公式来描述。
“让这项工作如此激动人心的是，它揭示了一种被认为是完美脆性材料的内在增韧机制，”来自新加坡南洋理工大学、这项研究的论文合著者Huajian Gao表示，“显然，即使是Griffith也无法预见到两种具有相似原子结构的脆性材料的断裂行为会如此截然不同。
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用
探析石墨烯的表面改性及其在涂层中的应用石墨烯是由一层厚度仅为一个原子的碳原子构成的二维材料。
由于其具有极高的导电性、热传导性、机械强度和化学稳定性，石墨烯有着广泛的应用潜力。
石墨烯的应用受到了其本身表面性质的限制。
为了改善石墨烯的表面性质，需要对其进行表面改性。
表面改性后的石墨烯可以用于涂层材料中，提高涂层的性能和功能。
石墨烯的表面改性主要包括化学修饰和物理修饰两种方法。
化学修饰是通过在石墨烯表面引入化学官能团来改变其表面性质。
常见的化学修饰方法包括氧化、硝化、氯化、磺酸化等。
这些化学修饰可以引入不同的官能团，如羟基、羧基、氯基等，从而改变石墨烯的表面化学性质。
经氧化修饰后的石墨烯表面变得亲水性增强，可以提高涂层的附着力和耐腐蚀性。
物理修饰是通过在石墨烯表面引入微纳米结构来改变其表面形貌和结构。
常见的物理修饰方法包括机械剥离、熔炼、电弧放电等。
这些物理修饰可以在石墨烯表面形成纳米结构，如纳米颗粒、纳米孔等，从而增加石墨烯的表面积和吸附性能。
经物理修饰后的石墨烯表面呈现出多孔结构，可以提高涂层对溶剂和颗粒的吸附能力。
将表面改性后的石墨烯应用于涂层中可以提升涂层的性能和功能。
表面改性后的石墨烯可以作为填料添加到涂层中，用于增加涂层的机械强度、导热性和阻隔性能。
其高导电性和高热传导性可以提高涂层的导电性和导热性，使涂层具有耐高温、防静电、阻燃等功能。
石墨烯表面改性后的亲水性增强，可以提高涂层的附着力和耐腐蚀性。
石墨烯的表面改性还可以通过控制其表面化学性质来实现对涂层中活性物质的选择性吸附和释放。
石墨烯表面引入特定的官能团后，可以吸附和释放特定的物质，从而在涂层中实现对有机溶剂、催化剂、药物等的选择性吸附和释放。
一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油及其制备方法[发明专利]
![一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油及其制备方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5f47b1ddf9c75fbfc77da26925c52cc58bd690de.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710263082.2(22)申请日 2017.04.21(71)申请人 四川碳世界科技有限公司地址 610000 四川省成都市天府新区兴隆镇场镇社区正街57号1幢2单元10号(72)发明人 康武丽 刘军辉 丁立 连金杯 张仲才 (51)Int.Cl.C10M 125/26(2006.01)C10M 163/00(2006.01)C10M 177/00(2006.01)C10N 30/06(2006.01)(54)发明名称一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油及其制备方法，属于润滑油技术领域，首先将六方氮化硼纳米粉末溶于N-甲基吡咯烷酮，再辅助剥离得到六方氮化硼纳米片；接着用乙醇清洗，再干燥，再将六方氮化硼纳米片超声分散于二甲苯中，加入三辛胺，在氮气氛围下回流反应72h，用甲苯洗涤干燥，得到反应产物h-BNNPs –TOA抗磨剂，然后与石墨烯、分散剂、乳化剂和基础油进行搅拌共混，即得润滑油成品；本润滑油为在机车中温度和压力的作用下，以分子形式瞬间形成耐磨性超强的陶瓷化氮化硼分子膜和石墨烯膜。
通过耐磨实验，表明将改性氮化硼和石墨烯添加到基础油中，能显著降低摩擦系数并提高其抗磨性能。
权利要求书1页 说明书3页CN 107090326 A 2017.08.25C N 107090326A1.一种含改性六方氮化硼与石墨烯复合物的润滑油的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先将六方氮化硼纳米粉末溶于N-甲基吡咯烷酮，再通过超声辅助剥离得到六方氮化硼纳米片；然后将含六方氮化硼纳米粉末的上清液分离出来，接着用乙醇或二甲苯清洗，再干燥，再将六方氮化硼纳米片超声分散于二甲苯、甲苯或乙醇中，加入三辛胺，在氮气氛围下回流反应60-80h，然后再减压过滤得到粗产物h-BNNPs –TOA，并连续用甲苯或乙醇洗涤干燥，得到反应产物h-BNNPs –TOA抗磨剂；将所得的h-BNNPs –TOA抗磨剂、石墨烯、分散剂、乳化剂与基础油进行搅拌共混，即得润滑油成品。
【精品文章】纳米氮化硼(BN)的特性与应用简介
其强化学惰性和抗氧化性使它在油污燃烧后可以重复使用。 图 8 a 氮化硼纳米片对乙醇、甲苯、泵油、机油和乙二醇五种污染物的吸 附能力；b 多孔氮化硼纳米片和其他吸附材料性能对比，非多孔氮化硼纳米 片、商用块体氮化硼、活性炭 4、储氢材料 氢气是目前最清洁的能源，对解决大气污染问题有着光明的发展前景。 如何能够安全有效的使用和储存氢气，是研究者首要解决的问题。用三聚 氰胺和硼酸作为前驱体，在 900-1100℃制备了多孔 BN 纳米带，比表面积 高达 1488m2/g，是已报道的氮化硼家族中比表面积最大的，其储氢性能也 非常卓越。图 9 所示是氮化硼纳米带的形貌和氢气吸附-脱附曲线。 图 9 氮化硼纳米带的形貌和氢气吸附-脱附曲线 作为一种先进的纳米材料和陶瓷材料，氮化硼纳米材料以其优秀的物理 和化学性能受到了各个领域的青睐，在光电、环保及日化等领域也必将发 挥更重要的作用。我们需要在已有的研究和应用基础上，开拓思路，实现 氮化硼纳米材料的大规模、经济实惠、零污染合成，促进广泛应用。 作者：弋木 参考文献： 1、氮化硼纳米片的制备及其性质研究，杜淼，山东大学。 2、多孔氮化硼纳米片的制备及其在气体吸附领域的应用，谢飞，北京理 工大学。 3、氮化测纳米片的规模化制备工艺探索，张平奇，大连理工大学。 4、氮化硼纳米结构的制备和性能，李娟，广西大学。 5、氮化硼纳米材料的制备及性能研究，袁颂东，华中科技大学。
纳米氮化硼（BN）的特性与应用简介
氮化硼，化学式 BN，一种非氧化物的材料，是碳(C2)的等电子体，其 晶体的晶型结构与石墨相似，是目前研究和应用较多的氮化物陶瓷材料之 一。根据晶体结构类型，BN 主要包括：六方氮化硼(h-BN)、立方氮化硼(cBN)、斜方氮化硼(r-BN)、纤锌矿氮化硼(w-BN)。 图 1 氮化硼晶型结构参数 一、氮化硼具有哪些特性呢？ 作为石墨的结构类似物，BN 某些理化性能却比石墨更加优异。BN 的性 能如下： 1、热学性能 （1）高耐热性：空气中抗氧化温度高达 900℃，惰性环境下在 18002000℃开始分解； （2）高导热性：良好的导热性，使 BN 成为陶瓷材料中导热最佳的材料 之一； （3）低热膨胀系数：膨胀系数为 10-6，仅次于石英，是陶瓷中最小的。 2、电学性能 （1）高温绝缘性好；2000℃下电阻为 104Ω/cm，陶瓷中最好的高温绝缘 材料， （2）良好的介电性能：介电常数为 4，能透微波，常用作雷达天线的外 保护层。 3、化学稳定性 （1）BN 与大多数氧化剂、无机酸/碱不发生化学反应，呈现化学惰性，
石墨烯与六方氮化硼导电性差异的理论研究
大 学 化 学Univ. Chem. 2024, 39 (1), 364收稿：2023-07-12；录用：2023-08-31；网络发表：2023-10-09*通讯作者，Email:*******************.cn基金资助：国家级一流本科课程“结构化学”建设项目(2020年度)；河北省高等教育教学改革研究与实践项目(2022GJJG139)；国家自然科学基金(21973027)•自学之友• doi: 10.3866/PKU.DXHX202307033 石墨烯与六方氮化硼导电性差异的理论研究李晓艳，刘晴，钟雨芙，罗培研，曾艳丽*河北师范大学化学与材料科学学院，石家庄 050024摘要：石墨烯和六方氮化硼(h-BN)属于等电子体。
二者具有类似的结构，但导电性能截然不同。
石墨烯具有良好的导电性能，但h-BN 是电绝缘体。
本文基于量子化学计算，通过自然键轨道分析、电子密度拓扑分析、核独立化学位移(NICS)和磁感应电流密度(AICD)等方法对模型分子C 24H 12及B 12N 12H 12的电子结构进行了分析，对石墨烯和h-BN 导电性差异进行了理论解释。
研究结果有助于加深学生对等电子体、定域、离域π键等基本概念的理解。
关键词：石墨烯；六方氮化硼；导电性中图分类号：G64；O6Theoretical Study on the Conductivity Differences between Graphene and Hexagonal Boron NitrideXiaoyan Li, Qing Liu, Yufu Zhong, Peiyan Luo, Yanli Zeng *College of Chemistry and Materials Science, Hebei Normal University, Shijiazhuang 050024, China.Abstract: Graphene and hexagonal boron nitride (h-BN) are isoelectronic materials. Depite their similar structures, they exhibit stark differences in electrical conductivities. Graphene is an excellent conductivity, while h-BN is an insulator. Based on the quantum chemistry calculations, the electronic structures of model molecules, C 24H 12 and B 12N 12H 12, have been studied by the topological analysis of electron density, natural bond orbital analysis, nucleus-independent chemical shift, and magnetic induced current density analysis. The study provides theoretical explanations for the conductivity differences between graphene and h-BN. These findings can enhance students’ understanding of the fundametal concepts such as isoelectronic species, localization and delocalized π bond.Key Words: Graphene; Hexagonal boron nitride; Electrical conductivity等电子原理在中学化学和大学化学中均是一个很重要的概念[1]，具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征，称为等电子原理，满足等电子原理的微粒称为等电子体。
基于六方氮化硼纳米片-还原氧化石墨烯复合材料电催化剂及其制备方法和应用[发明专利]
![基于六方氮化硼纳米片-还原氧化石墨烯复合材料电催化剂及其制备方法和应用[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ad4d3735876fb84ae45c3b3567ec102de2bddf0a.png)
专利名称：基于六方氮化硼纳米片-还原氧化石墨烯复合材料电催化剂及其制备方法和应用
专利类型：发明专利
发明人：殷红,王宏岩,詹伟,高伟
申请号：CN202210104267.X
申请日：20220128
公开号：CN114427103A
公开日：
20220503
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种基于六方氮化硼纳米片‑还原氧化石墨烯复合材料电催化剂及其制备方法和应用，属于新材料技术领域。
本发明以六方氮化硼纳米片‑还原氧化石墨烯复合材料作为电催化材料，利用水热合成方法，使复合材料产生大量的缺陷位点，再利用冷冻干燥法，使其产生平面异质结构，通过六方氮化硼纳米片与还原氧化石墨烯层间缺陷位点耦合作用，有效降低反应过电位，提高电催化效率，且稳定性佳，可作为无金属催化剂应用在电催化氧还原反应中。
申请人：吉林大学
地址：130012 吉林省长春市前进大街2699号
国籍：CN
代理机构：长春市恒誉专利代理事务所(普通合伙)
代理人：李荣武
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h—BN和石墨烯薄膜在AlN衬底的导热增强效应
h—BN和石墨烯薄膜在AlN衬底的导热增强效应通过磁控溅射和化学沉积方法在AlN衬底上分别制备六方氮化硼和石墨烯薄膜，利用Raman、SEM对薄膜物相和形貌进行表征，并使用激光导热测定仪进行导热系数测定。
实验结果表明，石墨烯能有效提高基底的导热性能，为石墨烯散热提供有效数据。
标签：磁控溅射；六方氮化硼薄膜；石墨烯；导热系数1 引言石墨烯作为二维材料已经在理论和实验上引起科研工作者的极大兴趣，主要由于其独特的力学、热学性能[1]。
在室温下测得单层石墨烯的导热系数为5300 W/（m.K）[2]。
它可以作为一种非常有前途的高性能热导材料。
氮化硼作为一种非氧化物陶瓷，它能够以立方BN（c-BN）、锌矿BN（w-BN）、六方BN（h-BN）、菱形BN（r-BN）和斜方BN（o-BN/e-BN）5 种结构存在，其中单层六方氮化硼（h-BN）与石墨烯及其结构共享一个类似的蜂窝晶格结构[3]。
具有良好的机械性能、低密度、高硬度的性质[4，5]，并且在室温下测得h-BN 热导率高达600W/（m.k）[6]。
由于这些薄膜材料于基底的结合使用和薄膜的层数都会影响材料的导热系数。
Ghosh等人[7]发现，当石墨烯薄膜的层数从2层增加到4层的时候，导热系数也从2800W/（m.k）下降到1300 W/（m.K）。
Sichel等人[8]发现当六方氮化硼薄膜的层数为11层时，其导热系数下降为360 W/（m.K）。
本文中，我们首先在AlN上制备石墨烯和h-BN薄膜，然后通过拉曼光谱仪和扫描电镜测试薄膜的结构和表面形貌，利用激光导热仪测定材料的导热系数，讨论石墨烯和六方氮化硼薄膜对材料导热性能的增强效应。
2 实验本实验中的六方氮化硼薄膜使用射频磁控溅射方法制备完成的，射频磁控溅射功率为180 W和沉积时间为90分钟。
生长石墨烯时使用CVD方法在750℃条件下生长。
采用拉曼光谱（Raman，Renishaw inVia ManualWiRE3.4），扫描电子显微镜（SEM，JSM-7800F），分析薄膜的物相及表面特性，然后采用德国耐驰的LFA467激光导热测定仪测定材料的导热系数。
氮化硼纳米片石墨烯耐火材料
氮化硼纳米片石墨烯耐火材料
氮化硼纳米片石墨烯耐火材料是一种新型的耐火材料，它结合了氮化硼纳米片和石墨烯的优异性能。
氮化硼纳米片具有高温稳定性、高热导率、低膨胀系数和良好的化学惰性等特点，而石墨烯则具有极高的热导率、良好的机械强度和柔韧性等特点。
将氮化硼纳米片和石墨烯复合制备成耐火材料，可以充分发挥两者的优势，提高耐火材料的综合性能。
这种耐火材料在高温下具有优异的隔热性能和抗热震性能，可以有效地保护设备和材料免受高温损害。
同时，它还具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，可以延长材料的使用寿命。
氮化硼纳米片石墨烯耐火材料在航空航天、冶金、化工等领域具有广阔的应用前景，它可以用于制备高温炉衬、热交换器、催化剂载体等高性能材料。