氮化硼纳米管的制备与表面修饰研究-高分子化学与物理专业论文.docxVIP

独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论 文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的 研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意 识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 2012 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定，即： 我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保 密 Ο ， 在 年解密后适用本授权书。 本论文属于 不必威体育官网网址 Ο。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 2012 年 月 日 2012 年 月 日 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Preparation and Modification of Boron Nitride Nanotubes Major : Polymer Chemistry and Physics Candidate : Qian Qiongli Supervisor : Professor Gu Yun-Le Wuhan Institute of Technology Wuhan, Hubei 430074, P. R. China April , 2012 I I 摘 要 摘 要 氮化硼纳米管(BNNTs)在很多方面(例如：电学性质、力学性质、磁 学性质)表现出了优良的性能。由于 BNNTs 独特的特性，其有着潜在的 应用前景，近年来，学者们对 BNNTs 的研究也成为了一个热点。本文 先就 BNNTs 的结构、性质、制备方法(包括：机械球磨退火法、含硼前 驱体 CVD 法、激光烧蚀法、电弧放电法和模板法)、表面修饰方法和应 用等方面进行了文献综述。本文首先采用自蔓延法(SHS)合成大批量 Fe 颗粒充填 BNNTs，再采用 SHS 退火法合成了大批量的竹节状 BNNTs， 最后初步探究了 BNNTs 表面修饰的方法，为 BNNTs 的进一步功能化提 供理论和技术支持。主要结果如下： 1、以 FeB1.3、NH4Cl、Mg 和 Fe2O3 作为原料，引用了很简便的球 磨加自蔓延的方法制备了大批量的 Fe 颗粒充填 BNNTs。测试结果表明： 所得 BNNTs 在有外加磁场的条件下，表现出铁磁性。产物的外径大约 在 20～150 nm 之间，壁厚大约为 20 nm 长度超过 5 μm。BNNTs 产率高 达 133.94%，其中 Fe 的含量大约为 38.4wt%。并提出了，Fe 颗粒充填 BNNTs 可能的化学反应机制。 2、首先通过 SHS 法，在自蔓延反应炉内，以 CaB6 和 Fe2O3 为原料， 氩气作为保护气体，生成多孔前驱体。在正常压力和氨气气氛下，对前 驱 体 进 行 退 火 ， 制 备 出 了 大 量 的 竹 节 状 多 壁 氮 化 硼 纳 米 管 (MW-BNNTs)。测试结果表明：所得 BNNTs 为竹节状，结晶程度很高， 平均长度大约为 10 μm，外径大约为 60 nm，内径大约为 20 nm，纳米 管的含量接近 80wt%。基于实验结果，本论文提出了四种催化剂气液固 (VLS)生长机理，同时，也提出了化学反应机理和退火机理。 3、探索了一种化学法表面氨基官能团修饰 BNNTs 的新方法，使得 BNNTs 的表面产生可进一步修饰的官能团，为 BNNTs 的进一步功能化 提供理论和技术支持。通过 HF 处理 BNNTs，使得-NH/NH2 和含 F 官能 团被成功接枝在 BNNTs 表面上，BNNTs 形貌没有受到破坏。另外提出 的 酸 刻 蚀 的 反 应 机 制 能 够 很 好 解 释 BNNTs 经 酸 刻 蚀 表 面 接 枝 上 II II 武汉工程大学硕士学位论文 -NH/NH2 和 F 官能团的反应过程。 关键词：BNNTs；铁颗粒充填；竹节状；表面修饰 PAGE PAGE IV Abstract Abstract Boron nitride(BN) nanotubes display many properties, such as: stable insulators, high thermal conductivity, superb oxidation resistance,