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六方氮化硼微观结构与吸附性能的研究

作 者: 崔行宇
导 师: 张宁
学 校: 沈阳大学
专 业: 材料学
关键词: h-BN 微观结构 氮化温度 成分配比 吸附性能
分类号: TB383.3
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 92次
引 用: 1次
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内容摘要


h-BN材料具有机械性能好、导热性能高、化学性质稳定、抗氧化能力强等一系列优异性能,在储氢材料、催化剂载体、环境保护等领域有着潜在的应用价值。但到目前为止,h-BN材料在这些领域中并未得到广泛应用,主要原因是至今没有合适的方法合成出不同微观结构和高吸附性能的h-BN材料。因此,研究h-BN材料的微观结构和吸附性能是非常重要的。本文研究了硼源成分配比对h-BN粉体微观结构与吸附性能的影响,分别从不添加软模板和添加软模板两方面进行研究。硼源的成分配比分别为1:0、1:0.5、1:1、1:2、1:3。利用SEM、TEM、XRD和全自动孔隙度测定仪等检测手段对h-BN粉体进行表征。结果表明:选择不同的硼源成分配比,可以合成出不同微观结构的h-BN粉体,其中包括片状、实心球形、空心球形、介孔微球等;本实验条件下,根据吸附性能判断,当成分配比为1:1时吸附性能相对较好。研究软模板对h-BN粉体微观结构和吸附性能的影响,分别以CTAC和DTAC两种表面活性剂进行研究。利用SEM、TEM、XRD和全自动孔隙度测定仪等检测手段对h-BN粉体进行表征。结果表明:添加不同量的CTAC和DTAC可以合成出不同微观结构的h-BN粉体,其中包括片状、球形、饼状、介孔微球等;本实验条件下,根据吸附性能判断,当添加质量分数为10%的DTAC作为软模板时吸附性能相对较好。研究氮化温度对h-BN粉体微观结构和吸附性能的影响。利用SEM、TEM、XRD和全自动孔隙度测定仪等检测手段对h-BN粉体进行表征。结果表明:不同的氮化温度可以合成出不同微观结构的h-BN粉体;本实验条件下,根据吸附性能判断,675℃为相对最佳氮化温度。本实验条件下,在最佳成分配比和最佳合成工艺条件下,获得高纯h-BN粉体的吸附量可以达到276.02 cm3/g(STP)。本文创新之处在于将软模板技术运用到h-BN合成当中,获得高比表面、高吸附量的介孔和空心h-BN材料,为h-BN材料开发利用奠定理论基础。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-12
1 绪论  12-28
  1.1 引言  12-13
  1.2 氮化硼的结构与分类  13-15
  1.3 六方氮化硼(h-BN)的分类、性能与应用  15-18
    1.3.1 h-BN 的分类与性能  15-16
    1.3.2 h-BN 的应用  16-18
  1.4 六方氮化硼(h-BN)在国内外的研究现状  18-19
  1.5 六方氮化硼(h-BN)的合成方法  19-22
    1.5.1 传统高温合成法  19-20
    1.5.2 气相沉积法  20-21
    1.5.3 溶剂热合成法  21-22
    1.5.4 其他方法  22
  1.6 表面活性剂  22-24
    1.6.1 阳离子表面活性剂胶团与临界胶束浓度  22-24
    1.6.2 阳离子表面活性剂的应用  24
  1.7 高分子网络法在前驱体制备的应用  24-26
  1.8 本论文研究目的及内容  26-28
2 实验原料与方法  28-34
  2.1 实验设备  28-29
  2.2 实验原料  29
  2.3 实验方法  29-33
    2.3.1 高分子网络法制备h-BN 前驱体  29-30
    2.3.2 反应合成h-BN 粉体  30-33
  2.4 粉体测试与性能表征  33-34
3 硼源成分配比对h-BN 的影响  34-50
  3.1 无模板情况下硼源成分配比的研究  34-42
    3.1.1 硼源成分配比对h-BN 物相组成的影响  35-36
    3.1.2 硼源成分配比对h-BN 微观结构的影响  36-38
    3.1.3 硼源成分配比对h-BN 吸附性能的影响  38-42
  3.2 添加软模板情况下硼源成分配比的研究  42-48
    3.2.1 硼源成分配比对h-BN 微观结构的影响  43-46
    3.2.2 硼源成分配比对h-BN 吸附性能的影响  46-48
  3.3 本章小结  48-50
4 软模板对h-BN 的影响  50-60
  4.1 CTAC 软模板  50-55
    4.1.1 CTAC 作为软模板对h-BN 微观结构的影响  52-53
    4.1.2 CTAC 软模板对h-BN 吸附性能的影响  53-55
  4.2 DTAC 软模板  55-59
    4.2.1 DTAC 作为软模板对h-BN 微观结构的影响  55-58
    4.2.2 DTAC 软模板对h-BN 吸附性能的影响  58-59
  4.3 本章小结  59-60
5 氮化温度对h-BN 的影响  60-66
  5.1 氮化温度对h-BN 粉体微观结构的影响  61-62
  5.2 氮化温度对h-BN 吸附性能的影响  62-64
  5.3 本章小结  64-66
6 结论  66-68
参考文献  68-74
在学期间研究成果  74-76
致谢  76-77

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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