Получение 2D BN
Микромеханическое расслоение
Микромеханическое расслоение h-BN для получения атомных слоев предложены Новоселовым и др. в 2004 с помощью липкой ленты. Успешно получены многослойные 2D h-BN толщиной от 3,5 до 80 нм.
Получение 2D BN
Жидкофазное расслоение
Одно- и многослойные 2D структуры получают с помощью жидкофазного расслоения монокристаллического h-BN в полярных растворителях и с последующим использованием ультразвуковой обработки и/или центрифугирования. Взаимодействие молекул полярного растворителя с поверхностью нитрида бора «облегчает» процесс расслоения кристалла h-BN.
Получение 2D BN
Облучение высокоэнергетическими электронами
Формирование однослойных 2D BN происходило при облучении электронами мелкодисперсного порошка или наночешуек (nano- flakes) h-BN. Фокусируя электронный пучок на поверхности наночешуек с последующим сканированием их поверхности удавалось «выжигать» слой за слоем пока не получался однослойный 2D BN.
Получение 2D BN
Жидкофазный синтез
Показана возможность формирования 2D BN, состоящего из нескольких слоев, используя химическую реакцию борной кислоты (H3BO3) и мочевины (CO(NH2)2) при 900 °C в атмосфере
азота (N2).
2H3BO3 → B2O3 + 3H2O CO(NH2)2 → NH3 + HNCO
B2O3 + 2NH3 → 2BN + 3H2O
Контроль числа слоев в 2D BN проводился варьируя концентрацию реагирующих веществ: при увеличении концентрации мочевины происходило уменьшение числа слоев.
Получение 2D BN
Измельчение шаровыми мельницами
Используя шаровую мельницу с последующей обработкой ультразвуком в органическом растворителе были получены 2D BN из порошка h-BN в атмосфере азота (N2).
Получение 2D BN
Химическое осаждение из газовой фазы
В первых работах для получения 2D BN с помощью химического осаждения из газовой фазы формировались слои толщиной около 25 – 50 нм. Порошки B2O3 и меламина смешивались и
помещались в индукционную печь на 1 час в атмосфере азота. Температура синтеза составляла 1000 – 1300 °C, катализатор не использовался.
В последующих работах применялся катализатор (Co, Ni) и были получены 2D BN, состоящие из 2 – 5 атомных слоев, используя боран аммиака (NH3−BH3) и температуру синтеза около 1000 °C.
Удавалось получать слои одинаковой толщины с боковыми размерами 20 μм.
Получены вертикально-ориентированные 2D BN на Si/SiO2
подложке с помощью CVD метода, используя порошки B, MgO, and FeO в атмосфере NH3.
Получение 2D BN
Химическое осаждение из газовой фазы
Большинство структур имело толщину менее 5 нм. Наблюдалось увеличение их боковых размеров с увеличением температуры и/или времени синтеза
Получение 1D BN
Большинство методов, применяющихся для синтеза углеродных нанотрубок, подходят для формирования нанотрубок BN с некоторыми модификациями. Эти методы можно разделить на две категории:
1)Высокотемпературный синтез (Т > 2000 °C) – формирование в дуговом разряде и лазерное испарение.
2)Средне/низкотемпературный синтез (Т < 2000 °C) – реакции замещения в углеродной нанотрубке, измельчение шаровыми мельницами, химическое осаждение из газовой фазы.
Получение 1D BN
Получение в электрической дуге
Впервые нанотрубки BN получены в электрической дуге, используя анод из вольфрама с порошком BN и катод из меди. Полученные нанотрубки содержали металлические частицы в торцах, а расстояние между слоями ~3.3 Å оказалось близким к соответствующему расстоянию в объеме h-BN. В качестве материалов электродов может использовался HfB2, что
приводило к формированию как одностенных, так и многостенных нанотрубок BN. Обнаружено, что торцы нанотрубки могут быть также закрыты с помощью квадратов из
B2N2.
На сегодняшний день используются различные материалы в качестве электродов для получения нанотрубок BN.
Получение 1D BN
Получение в электрической дуге
High resolution transmission electron microscopy (HRTEM) image
of a multiwalled BN NT produced using the arc discharge method with Ta and BN electrodes