【氮化硼】Small：一种三元自催化体系高效制备高品质的BNNTs

氮化硼纳米管(BNNTs)是一种典型的一维纳米材料，与碳纳米管结构类似，以B、N双原子周期性地取代C原子。这种原子取代使其具有许多优异的物理和化学性质，例如，宽带隙（约5.5ev）、优异的电绝缘性、高达800°C的高抗氧化性、高导热率、中子吸收等。BNNTs的合成方法主要为电弧放电，等离子体喷射，激光加热，球磨退火，及化学气相沉积法（CVD），其中CVD被认为具有低成本批量制备的巨大前景。气-液-固（VLS）生长是BNNTs生长的公认机理，即气态前体与液态催化剂相互作用，并在液态催化剂表面形成固体材料。然而，如何设计前体和催化剂，及其相互依赖的催化机制仍模糊不清。因此，有必要深入分析BNNTs的生长机制，并指导新型前体和催化剂的开发，以高效催化生长高品质的BNNTs。高能的电弧放电法已证明高熔点的钨，锆等金属的硼化物可有效催化BNNTs的生长。并且，金属硼化物直接氮化生长可极大地减少副反应的发生，简化反应过程，且硼源来源清晰利于生长机理的研究。然而，这些金属及其硼化物熔点过高无法在化学气相沉积法中液化。因此，降低其熔点是解决问题的关键。

南京大学姚亚刚课题组报道了一种三元自催化体系高效制备高品质的BNNTs。通过高温将低熔点金属锂嵌入高熔点的W₂B₅中，B-Li作用带动体系形成液态的W-B-Li，从而满足VLS生长机理。

液态W-B-Li直接氮化可高效催化生长高品质的BNNTs。实验和理论分析均表明Li成功嵌入到W₂B₅晶格间隙中，且发生B-Li作用，从而实现VLS生长。这种三元自催化生长可扩展到含有三元素的金属盐，氧化物，单质的任意组合中。深入分析体系的作用机制可使得更多具有高催化活性的金属应用到材料制备中。

论文信息：

Self-catalytic Ternary Compounds for Efficient Synthesis of High-quality Boron Nitride Nanotubes

Nanyang Wang‡, Liping Ding‡, Taotao Li‡, Kai Zhang, Liyun Wu, Zhengyang Zhou, Qian He, Xuhua He, Xuebin Wang, Yue Hu*, Feng Ding*, Jin Zhang*, Yagang Yao*

Small

DOI: 10.1002/smll.202206933