Борокарбонитриды

Борокарбонитриды — двумерные соединения, содержащие атомы бора , азота и углерода в соотношении B x C y N z. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Борокарбонитриды отличаются от графена, легированного B,N, тем, что первый содержит отдельные домены нитрида бора и графена, а также кольца со связями BC, BN, CN и CC. ^{[ 3 ]} Эти соединения обычно имеют большую площадь поверхности, но борокарбонитриды, синтезированные из углеродного материала с большой площадью поверхности, мочевины и борной кислоты, как правило, имеют самую высокую площадь поверхности. ^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} Эта большая площадь поверхности в сочетании с наличием дефектов Стоуна-Уэйлса в структуре борокарбонитридов также обеспечивает высокую абсорбцию CO ₂ и CH _{4 ,} что может сделать соединения борокарбонитрида полезным материалом для связывания этих газов _.^{[ 1 ]}^{[ 4 ]}

Электрический

Ширина запрещенной зоны борокарбонитридов находится в диапазоне 1,0–3,9 эВ. ^{[ 1 ]} и зависит от содержания доменов углерода и нитрида бора, поскольку они имеют разные электрические свойства. ^{[ 1 ]} Борокарбонитриды с высоким содержанием углерода имеют меньшую ширину запрещенной зоны. ^{[ 2 ]} тогда как те, у кого более высокое содержание доменов нитрида бора, имеют более высокую ширину запрещенной зоны. ^{[ 1 ]} Борокарбонитриды, синтезированные в газовых или твердых реакциях, также имеют тенденцию иметь большую запрещенную зону и обладают более изолирующими свойствами. ^{[ 1 ]} Широкий диапазон состава боронитридов позволяет регулировать ширину запрещенной зоны, что в сочетании с большой площадью поверхности и дефектами Стоуна-Уэльса может сделать боронитриды перспективным материалом в электрических устройствах. ^{[ 2 ]}^{[ 6 ]}

Синтез

Твердотельная реакция

Углеродный материал с большой площадью поверхности, такой как активированный уголь, борная кислота и мочевина, смешивают вместе, а затем нагревают при высоких температурах для синтеза борокарбонитрида. ^{[ 2 ]} Состав получаемых соединений можно изменять, варьируя концентрацию реагентов, а также температуру. ^{[ 1 ]}

Газофазный синтез

При химическом осаждении из паровой фазы предшественники бора, азота и углерода вступают в реакцию при высокой температуре и осаждаются на металлическую подложку. ^{[ 1 ]} Изменение концентрации прекурсоров и выбор определенных прекурсоров приведет к разным соотношениям бора, азота и углерода в получаемом борокарбонитриде. ^{[ 2 ]}

Борокарбонитридные композиты

Борокарбонитрид также можно синтезировать путем случайной упаковки доменов боронитрида и графена посредством ковалентных взаимодействий. ^{[ 2 ]} или посредством взаимодействия с жидкостью. ^{[ 1 ]} В первом методе листы графена и нитрида бора функционализируются, а затем вступают в реакцию с образованием слоев боркарбонитрида. ^{[ 2 ]} Во втором методе порошок нитрида бора и графита растворяют в изопропаноле и диметилформамиде соответственно, а затем обрабатывают ультразвуком. ^{[ 2 ]} Затем его отслаивают, чтобы изолировать слои борокарбонитрида.

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Кумар, Нитеш; Моисей, Кота; Прамода, К.; Широдкар, Шармила Н.; Мишра, Абхишек Кумар; Вагмаре, Умеш В.; Сундаресан, А.; Рао, CNR (23 апреля 2013 г.). «Борокарбонитриды, BxCyNz». Журнал химии материалов А. 1 (19): 5806. дои : 10.1039/c3ta01345f .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Рао, CNR; Гопалакришнан, К. (31 октября 2016 г.). «Борокарбонитриды, BxCyNz: синтез, характеристика и свойства с возможным применением». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 9 (23): 19478–19494. дои : 10.1021/acsami.6b08401 . ПМИД 27797466 .
^ Рао, CN R; Майтра, Урмимала (1 января 2015 г.). «Неорганические аналоги графена». Ежегодный обзор исследований материалов . 45 (1): 29–62. Бибкод : 2015AnRMS..45...29R . doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021141 .
^ Перейти обратно: ^а ^б Райдонгия, Калян; Наг, Ангшуман; Хембрам, КПСС; Вагмаре, Умеш В.; Датта, Ранджан; Рао, CNR (4 января 2010 г.). «BCN: аналог графена с замечательными адсорбционными свойствами». Химия – Европейский журнал . 16 (1): 149–157. дои : 10.1002/chem.200902478 . ПМИД 19946909 .
^ Рао, CNR; Рамакришна Мэтте, HSS; Майтра, Урмимала (9 декабря 2013 г.). «Графеновые аналоги неорганических слоистых материалов». Angewandte Chemie, международное издание . 52 (50): 13162–13185. дои : 10.1002/anie.201301548 . ПМИД 24127325 .
^ Гопалакришнан, К.; Моисей, Кота; Говиндарадж, А.; Рао, CNR (1 декабря 2013 г.). «Суперконденсаторы на основе легированного азотом восстановленного оксида графена и борокарбонитридов». Твердотельные коммуникации . Специальный выпуск: Графен V: последние достижения в исследованиях графена и его аналогов. 175–176: 43–50. Бибкод : 2013SSCom.175...43G . дои : 10.1016/j.ssc.2013.02.005 .

[:10-1] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж Кумар, Нитеш; Моисей, Кота; Прамода, К.; Широдкар, Шармила Н.; Мишра, Абхишек Кумар; Вагмаре, Умеш В.; Сундаресан, А.; Рао, CNR (23 апреля 2013 г.). «Борокарбонитриды, BxCyNz». Журнал химии материалов А. 1 (19): 5806. дои : 10.1039/c3ta01345f .

[:11-2] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час Рао, CNR; Гопалакришнан, К. (31 октября 2016 г.). «Борокарбонитриды, BxCyNz: синтез, характеристика и свойства с возможным применением». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 9 (23): 19478–19494. дои : 10.1021/acsami.6b08401 . ПМИД 27797466 .

[:133-3] Рао, CN R; Майтра, Урмимала (1 января 2015 г.). «Неорганические аналоги графена». Ежегодный обзор исследований материалов . 45 (1): 29–62. Бибкод : 2015AnRMS..45...29R . doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021141 .

[:12-4] Перейти обратно: ^а ^б Райдонгия, Калян; Наг, Ангшуман; Хембрам, КПСС; Вагмаре, Умеш В.; Датта, Ранджан; Рао, CNR (4 января 2010 г.). «BCN: аналог графена с замечательными адсорбционными свойствами». Химия – Европейский журнал . 16 (1): 149–157. дои : 10.1002/chem.200902478 . ПМИД 19946909 .

[5] Рао, CNR; Рамакришна Мэтте, HSS; Майтра, Урмимала (9 декабря 2013 г.). «Графеновые аналоги неорганических слоистых материалов». Angewandte Chemie, международное издание . 52 (50): 13162–13185. дои : 10.1002/anie.201301548 . ПМИД 24127325 .

[Gopalakrishnan_43–50-6] Гопалакришнан, К.; Моисей, Кота; Говиндарадж, А.; Рао, CNR (1 декабря 2013 г.). «Суперконденсаторы на основе легированного азотом восстановленного оксида графена и борокарбонитридов». Твердотельные коммуникации . Специальный выпуск: Графен V: последние достижения в исследованиях графена и его аналогов. 175–176: 43–50. Бибкод : 2013SSCom.175...43G . дои : 10.1016/j.ssc.2013.02.005 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]