Page 57 - 《精细化工》2020年第11期

第 11 期 魏 柏，等: 氮化硼基材料制备及其对水体污染物去除的研究进展 ·2203·

这会影响其在水处理领域的应用，而且，由于引燃
剂是包覆在反应物外，可能存在反应物受热不均的
情况，影响产品纯度。
先驱体法由于在制备先驱体时会因为原料配比
和其他药剂的加入等因素的改变，使得制备出的氮
化硼具有不同的结构，这成为研究者们所追求的创
新点之一。相较于其他方法，虽然先驱体法制备的

氮化硼往往粒径较大，球形度也不理想，但是其制 图 3 反应物和引燃剂以及热电偶 A、B 的相对位置（热
备工艺较简单，原料也便宜易得，反应条件没那么 电偶被用来检测反应物内温度变化） [24]
苛刻，使其成为制备用于水处理 h-BN 的常用方法。 Fig. 3 Relative position of the reactants and igniting agent
and thermocouples A and B (thermocouples are used
现将氮化硼的制备方法进行总结，如表 1 所示。 to detect temperature changes in the reactants)

表 1 氮化硼的制备方法总结
Table 1 Summary of preparation methods of boron nitride
制备方法 制备原料 制备条件 产品质量 应用领域
先驱体法 [9-15] 氮源多为三聚氰胺和尿素 原料制备成先驱体后，经高 产品可为各种形态（球状、 气体吸附及废水中重金属离
等，硼源一般采用硼酸 温煅烧（一般 1000 ℃以上） 棒状、纤维状等），比表面 子、有机污染物去除，催化
积大 剂载体等
化学气相沉积 氮源及硼源多样，制备时需 需专用的化学气相沉积设 产品纯度高，多为片状或 电子和光电应用、催化剂载
[16-20]
法 要基体用于产品的沉积 备，高温，反应物需气态 薄膜 体、水体污染物处理等
水热法 [21] 原料多样，一般为水可溶物 原料配成溶液，经高压（有 产品多为颗粒状或棒状， 储氢、电子封装等
时需高温加热）反应再结晶 纯度高
传统高温法 氮源一般为尿素，硼源一般 原料经压制或研磨混合后 制备的氮化硼纯度不高， 光电元件、c-BN 制备
[22-23]
是硼酸 直接高温煅烧 产品形态随制备条件变化

2 氮化硼的改性 子和硼原子发生氨基化反应。SAINSBURY 等 [26] 分
多步对 BNNSs 进行羟基功能化改性，克服了常规氧
通过对各种吸附材料的吸附效果进行研究表 化手段无法对氮化硼进行改性的难题，而且对改性
明，单种材料的吸附效果往往十分有限，为此，研 后的氮化硼进行表征发现，功能化并未破坏原氮化
究者们常采用改性的方法来提高材料的吸附效果。 硼的结构。LEE 等 [27] 同样是对氮化硼进行羟基功能
而氮化硼由于其结构比较致密，导致其表面官能团 化改性，但不同的是，他们采用的是氢氧化物辅助
较少，因此，对氮化硼进行改性成为众多研究者们 球磨工艺，制备的氮化硼具有良好的分散性。
所追求的方向。目前，对于氮化硼的改性大致包括 PAKDEL 等 [28] 通过羟基功能化改性使制备的超疏水
以下 3 个方向：表面修饰改性，通过引入新官能团 性片状氮化硼具备了亲水基团，而且通过调节接枝
改变对特定离子或离子团的吸附特性，或者改变氮 羟基的浓度，可以调节其亲水性。JONI 等 [29] 采用球
化硼的结构使其产生局部缺陷，增加其比表面积， 磨法，用硅烷偶联剂对 h-BN 进行表面功能化改性，
提高吸附容量；复合改性，将氮化硼与其他材料复 以此来提高其分散稳定性，防止其重新团聚。
合，利用材料间的协同作用提高材料的吸附性能； 考虑到不同金属掺杂后能有效改变 BNNTs 的
制备氮化硼基气凝胶。 特定功能，特别是在提高对于污染物分子的吸附灵
2.1 表面修饰改性 敏度方面，WANG 等 [30] 采用镍掺杂的方法，对
表面修饰改性主要是以在氮化硼表面掺杂特定 BNNTs 进行改性，用于去除水中具有高毒性的
的官能团或元素的方式，改变氮化硼的晶格构成。 2,3,7,8-四氯二苯并对二英（TCDD）。研究发现，
此方法的特点是不会破坏氮化硼原有的结构，并且 镍和 BNNTs 的结合方式主要是在 BNNTs 管壁外侧
可以利用不同官能团对污染物的亲和力不同达到去 形成一个三脚架结构（如图 4 所示，图中灰色小球
除目的。 为镍原子，蓝色小球为硼原子，粉色小球为氮原子），
IKUNO 等 [25] 在 BNNTs 表面进行氨基功能化， 不难看出，镍与 BNNTs 的结合方式有镍与硼连接
通过低温氨气等离子辐照，在氮化硼中引入了新官 （图中 B1 和 B2）以及镍与氮连接（图中 C1 和 C2）
能团。由于原子或原子团之间的碰撞作用，BNNTs 两种情况，由于镍与 BNNTs 的结合方式不同，使得
中稳定的 B—N 键发生断裂使得氮化硼表面的氮原 污染物 TCDD 与 BNNTs 连接的键长（图片上方数