BN纳米管制备综述.pdf

一0001-03 震幽 BN纳米管制备综述 郇昌永 吕德义许可王晖周春晖 葛忠华 (浙江工业大学化学工程与材料学院杭州 310014) 摘要BN纳米管具有较宽的带隙，且不随它的直径、螺旋性和层数的变化而变化．因此是 一种很好的半导体材料。本文综述了BN纳米管的结构和几种制备方法。 关键词BN纳米管制备方法 1 BN纳米管的结构和性质 管和纳米笼子的闭口处导人偶数的BN环如4元和 8元环成为可能。关于偶数环的Euler定律可以写为 纳米碳管自1991年被日本学者lijima／”在电弧 法制备Fullerenes时偶然发现以来，已经成为化学、 物理及材料科学等领域的研究热点。碳纳米管的电 元环的个数，因此当8元环的个数为0时，就必须导 性质随它的直径和螺旋性的变化从导体变为半导 人6元环。要么就必须形成N过量的5元环来闭 体。但是制备具有具单一直径和螺旋性的碳纳米管 El。我们将在下面讨论各种富勒状BN结构闭口的 又不太现实。由于其结构特点所导致的一些不利的 可能性。 影响使得它在很多方面的应用如半导体方面受到 实验中所观察到的平面的闭口结构可以看做是 很大的限制。而BN纳米管，因其带隙与纳米管的直 从BN纳米管中延伸出来的，可能有3个正方形””1 径、螺旋性和管层数无关。使得制造纳米级的半导 体元件成为可能，因此引起了人们的广泛关注。由 lb)导人了BN六元环网络。值得注意的是这种正方 形或近似于正方形的四边形在BN纳米管上是很常 c= 于晶格结构和石墨非常相似(h—BN：a=2．50A 见的，但是在碳纳米管上却很少见。 6．66A；石墨：a=2．46A，c--6．71A)，六边形的氮化硼 关于管子的平面的闭口的一个可能的原因是。 (}l—BN)可以被看作非碳的石墨状物质。和石墨相比 在管子生长过程中，偶然出现的一个单个的4元环 h-BN二元体系有一个显著的特点那就是层层堆积 或多或少地导致垂直于管轴方向的层的生长。然后， (aA，aA，aA，…)，在这里B3N3和N晶六边形交替出 在煅烧过程中．这个垂直的层从管子的另一面生长 现。而对于石墨则要么是六边形(AB，AB，AB…)要么 出来的层迅速结合形成闭口。在这里，关键问题是要 是斜方六面体(ABC，ABC，ABC···)堆积。另外h-BN 是一个具有5．8eV带隙的绝缘o】，而石墨是一个具出现一个4元环才能形成迅速的闭El[101。 Fowler等人…1证明和上述闭口结构非常相似的 有0．04eV的交叉带的半导体9]。 理论研究表明BN纳米管是半导体，带隙为 闭13也可以由管子端点附近的3对五元环来完成， 在这里N—N键是稳定的，它被限定在五元环和五元 5．5eV，比板状的BN低o】。这个电性质与纳米管的直 环的缘上(并环戊二烯单元)。因此，所有的偶数元环 径、螺旋性和管壁层数等无关。BN纳米管为具有很