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Jun 19, 2023

3D-Fänger aus weißem Graphenschaum: Vesicant

NPG Asia Materials Band 7,

NPG Asia Materials Band 7, Seite e168 (2015)Zitieren Sie diesen Artikel

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Details zu den Metriken

Dreidimensionale (3D) Nanostrukturen, die aus ein- oder wenigenschichtigen ultradünnen zweidimensionalen (2D) Kristallen zusammengesetzt sind, haben großes Interesse an Energie- und Umweltanwendungen geweckt. Hier stellen wir einen Gasschäumprozess in einem Keramikmaterial aus hexagonalem Bornitrid (h-BN) vor, um 3D-Schäume aus weißem Graphen (WG) ohne Verwendung von Katalysatoren oder Schablonen für extrem starke Schadstoffentfernungsanwendungen herzustellen. Wichtig ist, dass die Einführung von Vesikantien die Reproduzierbarkeit und Ausbeute (>500 cm3) gewährleistete. Interessanterweise besaßen diese 3D-WG-Schäume eine vesikuläre Struktur mit hierarchischen Poren im Nanometer- bis Mikrometerbereich und mit ultradünnen Wänden, die aus ein- oder wenigschichtigen BN-Membranen mit planaren Größen von bis zu 100 μm bestanden. Folglich verliehen diese mikrostrukturellen Vorzüge hierarchischer Poren und ultradünner Wände ihnen nicht nur eine sehr geringe Dichte (2,1 mg cm−3), sondern auch eine extrem starke Adsorptionsfähigkeit, was durch Kapazitäten bis zum 190-fachen ihres Eigengewichts gegenüber einer Vielzahl von Umweltverschmutzungen veranschaulicht wird, darunter verschiedene Öle und Farbstoffe. Daher sollten die durch blasengestütztes Schäumen hergestellten 3D-h-BN-WG-Schaumstoffe ein großes Potenzial als hervorragende Umweltfänger haben.

Zweidimensionale (2D) Kristalle wie Graphen1 und weißes Graphen (WG, ein- oder wenigeschichtiges hexagonales Bornitrid (h-BN))2, 3 haben aufgrund ihrer außergewöhnlichen intrinsischen Eigenschaften und ihres breiten Spektrums an Eigenschaften großes Interesse geweckt Anwendungen in der Elektronik, Optoelektronik, Energiespeicherung und der Umwelt.4 Für einige spezifische Anwendungen, wie die Adsorption verschiedener Verunreinigungen und als Elektroden in elektrochemischen Zellen, wurde jedoch erkannt, dass ihre makellosen flachen 2D-Strukturen den praktischen Anforderungen nicht vollständig entsprechen. 5, 6, 7, 8 Im Gegensatz dazu können dreidimensionale (3D) Architekturen, die 2D-Kristalle als Bausteine ​​verwenden, gleichzeitig die Vorzüge von 2D- und 3D-Strukturen bieten, wie etwa ultradünne Schichten und große spezifische Oberflächen aus 2D-Schichten6 und hierarchische Poren und ultraleichte Dichten aus 3D-Konfigurationen.7 Kürzlich wurde nachgewiesen, dass solche neuartigen 2D-3D-Strukturmerkmale neue und herausragende Leistungen zeigen. Beispielsweise hatten 3D-Strukturen aus Graphen-Kohlenstoff-Nanoröhren Dichten von nur 0,16 mg cm−3, sogar leichter als Luft (1,29 mg cm−3);9 3D-Graphen- und BN-Netzwerke zeigten hervorragende mechanische Eigenschaften;10, 11 3D-BNC-Hybridnetzwerke zeigte einstellbare elektronische und thermische Eigenschaften.12

Die Herstellung solcher 3D-Architekturen aus 2D-Kristallen mit hoher Ausbeute, insbesondere ohne Verwendung von Templaten oder Katalysatoren, bleibt jedoch eine große Herausforderung. Derzeit gibt es zwei Methoden zur Herstellung von 3D-WG-Schaumstoffen. Die erste Methode beinhaltet den Zusammenbau chemisch hergestellter 2D-Blätter zu 3D-Strukturen.5, 6, 7, 8, 9 Offensichtlich ist die Ausbeute durch die ursprünglichen 2D-Kristalle und den Zusammenbauprozess begrenzt. Noch wichtiger ist, dass die künstlichen und schlechten Verbindungen zwischen den 2D-Kristallen normalerweise den elektrischen und thermischen Transport innerhalb solcher 3D-Strukturen beeinträchtigen.13, 14, 15, 16 Um natürlich integrierte 3D-Netzwerke zu erreichen, wurde kürzlich eine zweite Methode entwickelt.17 Chen et al. 10 berichteten über das Wachstum poröser Graphen-3D-Strukturen durch chemische Gasphasenabscheidung mit Nickelschaum als Katalysator und 3D-Vorlage. Dieser Ansatz der chemischen Gasphasenabscheidung kann hohe mechanische und elektrische Eigenschaften liefern und hat daher großes Interesse an Energiegeräten geweckt.11, 12, 17 Allerdings sind die Ausbeute und die Kosten durch die Verwendung von Ni-Schaumstoffen begrenzt. Nach dem aktuellen Stand auf diesem Gebiet wird die Realisierung hochergiebiger und natürlicher Verbindungen die Entwicklung von 3D-WG-Schaumstoffen erheblich vorantreiben. Eine einfache Methode mit hoher Ausbeute ohne den Einsatz von Katalysatoren oder Templaten gibt es jedoch noch nicht. Wichtig ist, dass die Einführung von Vesikantien die Reproduzierbarkeit und Ausbeute (>500 cm3) gewährleistet.

Hier berichten wir zum ersten Mal über ein blasengestütztes Schäumverfahren zur Herstellung von 3D-WG-Schäumen mit hoher Ausbeute und extrem hohen Adsorptionskapazitäten ohne Verwendung von Templaten. Die blasenbildenden Stoffe wurden sorgfältig auf die Zersetzungsthermodynamik der Rohstoffe abgestimmt, um den Schaumeffekt zu verstärken. Das Ergebnis waren 3D-Architekturen bestehend aus wenigen Schichten von BN-Wänden und hierarchischen Poren mit Größen im Bereich von mehreren nm bis zu mehreren hundert μm. Diese neuartigen Strukturmerkmale verleihen dem 3D-WG-Schaum die starke Fähigkeit, verschiedene Farbstoffe und organische Schadstoffe zu absorbieren. Typischerweise konnte 3D-WG-Schaum mit einer Dichte von 2,1 mg cm-3, was 1000-mal weniger als h-BN-Masse war, das 190-fache seines Gewichts an Pumpenöl absorbieren, was die höchste erreichte Kapazität im Vergleich zu gemeldeten BN-Materialien und kommerzieller Aktivkohle darstellt Sorptionsmittel. Es ist zu beachten, dass bei der Methode einfache Erhitzung von Mischungen aus Rohstoffen und Blähmitteln verwendet wurde; Daher ist es sehr einfach und sollte eine unbegrenzte Ausbeute haben. Daher könnte diese Methode leicht für die zukünftige industrielle Fertigung skaliert werden.

Die 3D-WG-Schäume wurden in einem horizontalen Elektroofen mit einem geschmolzenen Aluminiumoxidrohr von 100 cm Länge und 6 cm Durchmesser synthetisiert. Zunächst wurden 200 mg Ammoniakboran (AB) und 40 mg Thioharnstoff (oder Aminothioharnstoff) mechanisch gemischt und die gemischten Pulver als Vorläufer in einen Aluminiumoxidtiegel gegeben. Der Aluminiumoxidtiegel mit den Vorläufern wurde in ein Aluminiumoxidrohr geladen. Das Aluminiumoxidrohr wurde auf 10 Pa evakuiert und anschließend Stickstoffgas mit einer Geschwindigkeit von 100 SCCM in das Rohr eingeleitet. Die Vorläufer wurden 1 Stunde lang bei 80 °C vorbehandelt. Anschließend wurde die Temperatur mit einer Geschwindigkeit von 15 °C min−1 auf 1200 °C erhöht und etwa 2 Stunden lang auf dieser Temperatur gehalten, um 3D-WG-Schaumstoffe zu synthetisieren. Nachdem das Rohr auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurden die endgültigen Schaumprodukte mit weißer Farbe erhalten.

Pulverröntgenbeugungsmuster der erhaltenen Materialien wurden mit einem Bruker D8-Diffraktometer (Karlsruhe, Deutschland) mit Cu-Kα-Strahlung (λ=1,5406 Å) bei 40 kV und 20 mA aufgezeichnet. Die Morphologien der vorbereiteten Materialien wurden mittels Feldemissions-Rasterelektronenmikroskopie (JSM-6701F, JEOL, Kawagoe, Japan) und Rasterkraftmikroskopie (Multimode 8, Bruker) untersucht. Transmissionselektronenmikroskopische Bilder und Elektronenenergieverlustspektroskopiespektren wurden mit einem FEI Tecnai G2 20 bei 200 KV (Hillsboro, OR, USA) aufgenommen. Fourier-Transformations-Infrarotspektren wurden mit einem Bruker Vector 22 FT-IR-Spektrometer im Bereich von 400–4000 cm−1 unter Verwendung einer Standard-KBr-Scheibe erhalten. Raman-Streuungsspektren wurden mit einem Laser-Mikro-Raman-Spektrometer Horiba Jobin Yvon LABRAM-HR800 (Tokio, Japan) mit einem 532-nm-Laser erhalten. Ultraviolett-sichtbare (UV-Vis) Absorptionsspektren wurden mit einem UV-3600 UV-Vis-Spektrophotometer (Shimadzu, Kyoto, Japan) aufgezeichnet. Thermogravimetrische und Differentialthermoanalysen wurden unter Verwendung eines thermogravimetrischen Analysegeräts (Perki Elimer Pyris 1, Waltham, MA, USA) von Raumtemperatur bis 800 °C mit einer Heizrate von 10 °C min−1 unter einer N2-Atmosphäre durchgeführt. Die spezifischen Oberflächen und Porenstrukturen wurden aus den Adsorptionsisothermen von Stickstoff bei 77 K in einem Quantachrome Autosorb-6B-Gerät unter Verwendung der Brunauer-Emmett-Teller- bzw. Barratt-Joyner-Halenda-Methode ermittelt.

Adsorptionsexperimente wurden durchgeführt, um das Adsorptionsverhalten der erhaltenen 3D-WG-Schaumstoffe zu untersuchen. In einem typischen Verfahren wurden 100 mg BN unter Rühren zu 250 ml wässriger Methylblau (MB)-Lösung (120 mg l−1) gegeben. Die MB-Konzentration wurde in verschiedenen Intervallen durch UV-Vis-Absorption (Shimadzu UV-3600) untersucht.

Zur Charakterisierung der Adsorptionskapazität eines Sorptionsmittels für Schadstoffe wurde das Langmuir-Adsorptionsmodell verwendet. Die Langmuir-Isotherme wird wie folgt dargestellt:

Dabei ist Qe (mg g−1) die adsorbierte Menge an Farbstoffen bei der Gleichgewichtskonzentration (mg g−1), Ce (mg l−1) die Gleichgewichtskonzentration des gelösten Stoffes, Qm die maximale Adsorptionskapazität entsprechend einer vollständigen Monoschichtbedeckung und K ist die Gleichgewichtskonstante (l mg−1).

Um die Adsorptionskapazitäten für Öle und organische Lösungsmittel zu messen, wurden die 3D-WG-Schaumstoffe gewogen und dann in die Öle und organischen Lösungsmittel gegeben. Nachdem die Adsorption abgeschlossen war, wurde das BN aus dem Öl entfernt und erneut gewogen. Die Adsorptionskapazität (Q) wurde anhand der folgenden Gleichung berechnet:

wobei M0 und M die Gewichte der WG-Schaumstoffe vor bzw. nach der Adsorption sind. Die Gewichtsmessungen des BN mit absorbiertem Öl oder organischem Lösungsmittel wurden schnell durchgeführt, um ein Verdampfen der Öle oder organischen Lösungsmittel zu vermeiden.

Schaumeffekte können häufig bei einer Vielzahl alltäglicher Ereignisse beobachtet werden (typischerweise die Bildung von Seifen- und Bierschaumblasen) und wurden in der Vergangenheit zur Herstellung von Polymer- und Metallschäumen eingesetzt. Normalerweise neigen Gasblasen, die durch blasenbildende Stoffe in einer metallischen Schmelze gebildet werden, aufgrund der hohen Auftriebskräfte in der hochdichten Flüssigkeit dazu, schnell an die Oberfläche zu steigen, und dieser Aufstieg kann durch die Oberflächenspannungskraft behindert werden.18, 19 Das Ungleichgewicht zwischen den Auftrieb und Oberflächenspannungskraft bestimmen die Größe der Gasblasen in den Metallschmelzen und die Porengröße in den endgültigen festen Schäumen.19

Gemäß dem oben genannten Grundprinzip sind drei Faktoren Voraussetzung für die Herstellung von Schäumen: ein mittlerer flüssiger Zustand, energetisch gasfreisetzende Blähmittel und eine thermodynamische Abstimmung zwischen dem Blähmittel und den Rohstoffen. Diese chemischen Schaumfaktoren sind für Polymer- und Metallschäume gut dokumentiert. Typischerweise sind bei Polymerschäumen die In-situ-Zersetzungsreaktionen von Isocyanat, Hydrazin und Natriumbicarbonat gut auf die Fest-Flüssig-Fest-Phasenänderungen verschiedener Polymere bei relativ niedrigen Temperaturen abgestimmt.20 Im Gegensatz dazu sind es bei Metallschäumen Titanhydrid und Zirkonium Hydride zersetzen sich bei erhöhten Temperaturen unter Bildung von Gasen.20, 21

Für keramische Materialien ist der entsprechende Schäumprozess jedoch noch lange nicht entwickelt. Der Hauptgrund liegt darin, dass die Schmelztemperaturen von Keramiken (2050 °C für Al2O3, 3300 °C für h-BN) viel höher sind als die von typischen Polymeren (200–400 °C) und Metallen (660 °C für Al, 1455 °C). C für Ni), was große Schwierigkeiten bei der Identifizierung der geeigneten Blasenmittel für die geschmolzenen Matrixmaterialien verursacht. Im Gegensatz dazu sind Keramikschäume, die durch Imprägnieren von Polymerschäumen mit einer Keramikaufschlämmung und anschließendes Brennen gebildet werden, für eine Vielzahl von Anwendungen vielversprechend, beispielsweise für die akustische Isolierung, als Substrate für Katalysatoren, die große innere Oberflächen benötigen, und für die Adsorption von Umweltschadstoffen.22, 23

Gemäß den oben genannten Schäumfaktoren und Schwierigkeiten für Keramik sind der Schäumprozess und die Bildung von 3D-BN-WG-Schaumstoffen in Abbildung 1a dargestellt. Mehrere Themen waren die Schlüsselpunkte für die hier entworfene Methode. Zunächst wurde AB als Rohmaterial verwendet und ersetzte die direkte Verwendung von Matrixmaterialien in herkömmlichen Polymer- und Metallschäumprozessen.24, 25, 26 Diese Vorläuferauswahl vermied die unerreichbare hohe Schäumtemperatur von >3300 °C. AB kann bei Temperaturen von nur 100–200 °C in ein flüssiges B-N-H-Polymerderivat umgewandelt werden.27 Über diese Umwandlung wurde bereits berichtet und sie wurde hier durch Thermogravimetrie weiter nachgewiesen, wie in Abbildung 1b dargestellt. Die Masse von AB nahm unter 200 °C aufgrund der Freisetzung von H2 um ca. 55 % ab und hinterließ das polymerähnliche Aminoboran und Polyiminoboran.27 Zweitens wurden Thioharnstoff und Aminothioharnstoff als typische Blasenmittel ausgewählt. Abbildung 1b zeigt, dass die bei 200–300 °C freigesetzten Gase (CS2, NH3 und NCNS) 65 % bzw. 80 % des Gewichts des ursprünglichen Thioharnstoffs und Aminothioharnstoffs erreichten. Eine solche ungefähre Anpassung der Temperatur war entscheidend für die Bildung metastabiler Gasblasen im Zwischenzustand des AB-Vorläufers. Darüber hinaus kompensierte die ausreichende Gasfreisetzung aus den blasenbildenden Stoffen die unzureichende Zersetzung des AB-Vorläufers und gewährleistete somit das große Hohlraumvolumen im Zwischenzustand. Bei weiterer Temperaturerhöhung neigten die mit Hohlräumen imprägnierten Zwischenprodukte dazu, in situ zu kristallisieren. Anschließend wurden sie nach und nach in 3D-WG-Schaumstoffe mit einer Vielzahl von Poren und ultradünnen h-BN-Wänden umgewandelt.

(a) Schematische Darstellung des blasengestützten Schäumens von dreidimensionalen (3D) weißen Graphenschäumen (WG). Das aus den Blasenmitteln freigesetzte Gas führt zu Blasen im intermediären Polymerderivat und dann zum Schäumen des hexagonalen Bornitrids (h-BN). (b) Thermogravimetrische (TG) Kurven von BN-Vorläufern (Ammoniakboran) und Blasenmitteln (Thioharnstoff und Aminothioharnstoff). (c) Foto eines so vorbereiteten 3D-WG-Schaums. (d) Ein Stück WG-Schaum, das auf einer Löwenzahnblume steht.

Im Vergleich zu früheren Methoden zur Herstellung von 3D-Architekturen bestehend aus 2D-Kristallen, entweder der Anordnung von 2D-Schichten oder dem Wachstum durch chemische Gasphasenabscheidung in 3D-Ni-Schäumen, zeigte der Schäumungsansatz durch Erhitzen der Mischungen aus AB und Thioharnstoff eindeutig eine deutlich bessere Ausbeute. Die Ausgangsmaterialien waren alle Pulver und es wurden keine Metallschäume verwendet, was darauf hindeutet, dass die traditionellen Einschränkungen von 2D-Blattvorläufern und 3D-Vorlagen bei dieser blasengestützten Schäummethode überwunden wurden. Daher konnte leicht eine sehr hohe Ausbeute erzielt werden, und die einzige Einschränkung war das Volumen des verwendeten Behälters, wie in der ergänzenden Abbildung S1 dargestellt. Abbildung 1c zeigt einen typischen 3D-WG-Schaum mit einer Länge von 20 cm. Das Volumen dehnte sich im Vergleich zu den Rohmaterialien um das Hundertfache aus, und daher verringerte sich die Dichte auf nur 2,1 mg cm−3, was nahe der von Luft (1,275 mg cm−3) liegt. Die gebildeten 3D-WG-Schaumstoffe waren typische ultraleichte Materialien (definiert als eine Dichte von <10 mg cm−3) und konnten sogar frei auf einer Löwenzahnblüte stehen, wie in Abbildung 1d dargestellt.

Bei festen Schäumen sind die Details der Poreninnenseite die wichtigsten Strukturmerkmale. Abbildung 2 zeigt Plateaus Gesetze typischer Schaummaterialien und hierarchischer Poren in den 3D-WG-Schäumen.28, 29 Abbildung 2a zeigt einen typischen Querschnitt, der die Struktur im Inneren des 3D-WG-Schaums veranschaulicht. Offensichtlich bestanden die Schäume aus 20–100 μm großen Poren und miteinander verbundenen Wänden. Die meisten Poren hatten eine unregelmäßige sechseckige Struktur. Drei Kanten trafen immer in einer sogenannten Plateau-Grenze mit einem Winkel von ∼120° aufeinander.28, 30 Die intakten oberen Oberflächen in Abbildung 2b zeigten ein weiteres Merkmal der Plateau-Gesetze: Die Wände waren vollständige und glatte Oberflächen mit einer mittleren Krümmung einer Konstante zu jedem Punkt. Darüber hinaus zeigt Abbildung 2c, dass die abgelösten Schichten sehr glatte Oberflächen und eine planare Größe von mehreren zehn μm aufwiesen, was mit Abbildung 1b übereinstimmt. Allerdings war die Dicke sehr gering, was auf ultradünne Wände hinweist, die auf den ausreichenden Schaumeffekt zurückzuführen sind. Die Schäume gehorchten den Plateau-Gesetzen aufgrund der Forderung nach einer minimalen Gesamtoberfläche, die von Jean Taylor mithilfe der geometrischen Maßtheorie mathematisch nachgewiesen wurde.31 Andere Konfigurationen sind instabil und neigen dazu, die Blasen im Zwischenzustand während des Schäumprozesses schnell in diesen umzuordnen Art der Struktur. Der Abgleich mit den Plateau-Gesetzen bewies stark, dass der geplante Schäumungsprozess, wie in Abbildung 1a dargestellt, tatsächlich stattgefunden hat und zu diesen 3D-WG-Schaumstoffen geführt hat.28, 29

Hierarchische Poren in dreidimensionalen (3D) weißen Graphenschäumen (WG). (a) Querschnitts- und (b) Draufsicht-Rasterelektronenmikroskopiebilder (REM) von freistehenden 3D-WG-Schaumstoffen mit Poren von 20–100 μm. (c) REM-Aufnahme von aus WG-Schäumen abgetrennten Bornitrid (BN)-Blättern, die ultradünne Dicken und ähnliche Quergrößen zu den Porenwänden zeigen. (d) Transmissionselektronenmikroskopisches (TEM) Bild von BN-Schichten mit 30–65 nm großen Poren. (e) Die Porengrößenverteilung von WG-Schäumen gemäß der Barratt-Joyner-Halenda-Adsorption (BJH). (f) Die statistische Größenverteilung der hierarchischen Poren in WG-Schaumstoffen mit drei Peaks bei 6 nm, 48 nm und 45 μm. Die Daten der Kurven I und II stammen aus der statistischen Analyse der REM- bzw. TEM-Bilder. Kurve III ergibt sich aus (e).

Interessanterweise waren in diesen ultradünnen Wänden neben Poren im µm-Maßstab auch Poren im nm-Maßstab sehr häufig, wie in Abbildung 2d gezeigt. Diese Poren hatten eine bimodale Größenverteilung von 60 und 5 nm. Tatsächlich war die Entstehung dieser kleinen Poren vernünftig und löste sogar eine Inkonsistenz zwischen dem Schaumprinzip in Abbildung 1a und der Plateaustruktur in Abbildung 2a und b. Gemäß Abbildung 1b beginnt das aus Blasenmitteln freigesetzte Gas im polymerähnlichen Zwischenzustand der BN-Vorläufer und bleibt geringfügig bis zur Kristallisationsstufe über 200 °C bestehen. Daher sollte die anhaltende Gasfreisetzung zu offenzelligen Schäumen führen; In Abbildung 1a und b wurden jedoch nur geschlossenzellige Schäume gezeigt. Abbildung 1d beweist, dass eine Masse kleiner Poren an den ultradünnen Wänden die Freisetzungskanäle für die überflüssigen Gase aus verbleibenden wirksamen Blasenmitteln bilden könnte. Die Bildung dieser kleinen Poren war auf die anhaltende Gasfreisetzung aus den restlichen blasenbildenden Partikeln zurückzuführen, die sich vergrößern und an den vorgeformten ultradünnen Wänden adsorbieren konnten.

Die Poren im nm-Maßstab wurden durch Barratt-Joyner-Halenda-Messungen anhand der Stickstoffsorptionscharakterisierung weiter verifiziert, wie in Abbildung 2e dargestellt. Offensichtlich gab es einige Poren mit Größen im Bereich von 5–150 nm mit einem Peak bei ∼10 nm und einem langen Schwanz bei 50–120 nm. Diese Porenmerkmale stimmten mit dem in Abbildung 2d gezeigten Ergebnis der Transmissionselektronenmikroskopie überein. Die Poren im μm-Maßstab wurden von Barratt-Joyner-Halenda nicht entdeckt, da sie nicht empfindlich auf den Oberflächenadsorptions-Desorptionsprozess reagierten. Zusammengenommen zeigten die obigen Analysen, dass die 3D-WG-Schäume hierarchische Poren aufwiesen, wie in Abbildung 2f dargestellt, mit drei Verteilungspeaks bei 50 μm, 60 nm und 10 nm (bezeichnet als I, II und III). Dies ist der erste Bericht über eine solche hierarchisch poröse Struktur in 3D-strukturiertem BN und Graphen. Diese Struktur war auf die durch Bläschenmittel unterstützte Schaumbildung und die leicht unterschiedliche Zersetzungsthermodynamik zwischen den Bläschenmitteln und den Vorläufern zurückzuführen, wie oben diskutiert. Wichtig ist, dass diese hierarchischen 3D-Poren für einige Anwendungen von großem Nutzen sein könnten, beispielsweise für die Schadstoffentfernung, wie unten gezeigt.

Den hierarchischen Porenmerkmalen folgend wurden die ultradünnen h-BN-Wände der 3D-WG-Schaumstoffe in Abbildung 3 charakterisiert. Die meisten getrennten Wände hatten Schichtzahlen <10, wie die typische einschichtige Schicht in Abbildung 3a und die 2–3-Schicht zeigen. Schichtblatt in Abbildung 3b. Die Kanten in Abbildung 3b zeigten einen Zwischenschichtabstand von 0,33 nm, was mit den (002)-Kristallebenen von h-BN übereinstimmt. Abbildung 3c zeigt das Wabengitter mit einem Abstand von 0,25 nm zwischen zwei Atomen und das entsprechende schnelle Fourier-Transformationsmuster. Diese Ergebnisse der Transmissionselektronenmikroskopie (Ergänzende Abbildung S2) und der Röntgenbeugung (Ergänzende Abbildung S3) stimmten mit der Gitterstruktur von schichtstrukturiertem hexagonalem BN überein. Darüber hinaus zeigten das Rasterkraftmikroskopbild und das Höhenprofil in Abbildung 3d mehrere Schichten mit einer Dicke von nur 1 nm, was einer oder zwei Atomschichten entspricht (Abbildung 3d), was auf die ultradünnen Eigenschaften der Wände in den 3D-WG-Schaumstoffen hinweist. Die chemische Zusammensetzung und Stöchiometrie von BN wurden mithilfe der Elektronenenergieverlustspektroskopie überprüft, wie in Abbildung 3e dargestellt. Die Peaks der Elektronenenergieverlustspektroskopie bei 180–220 eV und 400–430 eV entsprachen den charakteristischen K-Schalen-Ionisationskanten von B- und N-Atomen mit einem B-zu-N-Verhältnis von 1:1. Ihre gespaltenen feinen Überstrukturen bestätigten, dass es sich bei den erhaltenen Produkten um typisches sp2-hybridisiertes h-BN handelte.32 Die B-N-Bindung konnte auch durch Röntgenphotoelektronen (Ergänzende Abbildung S4), Raman (Ergänzende Abbildung S5) und Fourier-Transformation gut bestätigt werden Infrarotspektren (Ergänzende Abbildung S6). Die aus dem UV-Vis-Absorptionsspektrum erhaltene optische Bandlücke (Ergänzungsabbildung S7) betrug ~5,98 eV.

Ultradünne Wände aus dreidimensionalen (3D) weißen Graphenschäumen (WG). Hochauflösende Transmissionselektronenmikroskopie (HRTEM)-Bilder von (a) Monoschichtkanten, (b) Wenigschichtkanten und (c) Oberflächengitterrändern und schnellen Fourier-Transformationsmustern (FFT) von ultradünnen Bornitrid (BN)-Schichten. (d) Rasterkraftmikroskopie (AFM)-Bild und Höhenprofil von BN-Blättern. (e) Spektrum der Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) von BN-Blättern.

Dreidimensionale Keramikschäume gelten als ausgezeichnete Sorptionsmittel für verschiedene Umweltschadstoffe wie Farbstoffe und organische Stoffe.22 Bei Nanomaterialien ist ihre geringe Ausbeute jedoch normalerweise ein fataler Nachteil für solche Anwendungen. Darüber hinaus sind Poren im Inneren der Sorbentien erforderlich, um deren Adsorptionskapazität zu erhöhen. Hier führte die blasengestützte Schäumungsstrategie zu einer ergiebigen Bildung und hierarchischen Poren im Inneren von 3D-WG-Schaumstoffen. Diese beiden wesentlichen Aspekte von 3D-WG-Schaumstoffen führten dazu, dass sie für Hochleistungsanwendungen zur Schadstoffentfernung vorgeschlagen wurden.

Zunächst wurde MB, ein typischer kationischer Industriefarbstoff, als Modellmaterial verwendet, um die Adsorptionsfähigkeit der 3D-WG-Schaumstoffe zu bestätigen. Abbildung 4a zeigt die Variation der UV-Vis-Absorptionsspektren nach dem Eintauchen der 3D-WG-Schaumstoffe in eine MB-Lösung. Solche Spektrenänderungen wurden in die Konzentrationsabnahme des restlichen MB in der Lösung umgewandelt, wie in Abbildung 4b dargestellt. Offensichtlich verlief die MB-Adsorption aus den 3D-WG-Schaumstoffen nicht nur sehr schnell, sondern auch sehr gründlich. Die meisten MB-Moleküle (ca. 94 %) wurden innerhalb von 20 Minuten adsorbiert und waren nach einer Stunde alle erschöpft. Tatsächlich war diese herausragende Adsorptionsfähigkeit von 3D-WG-Schäumen sichtbar, wie im Einschub von Abbildung 4b gezeigt. Die blaue Farbe, die den MB-Molekülen entspricht, verschwand schnell, wenn die 3D-WG-Schaumstoffe in die Lösung eingetaucht wurden. Gleichzeitig änderte sich die Farbe der 3D-WG-Schaumstoffe von Schneeweiß zu Blau, wie im Einschub von Abbildung 4c dargestellt. Die quantisierte Adsorptionskapazität ist in Abbildung 4c entsprechend den Gewichten des adsorbierten MB und der getesteten Schäume dargestellt. Die maximale MB-Kapazität der 3D-WG-Schaumstoffe lag bei etwa 500 mg g-1 (genau 497 mg g-1). Interessanterweise wurden nach zweistündigem Erhitzen auf 400 °C in Luft alle adsorbierten MB-Moleküle freigesetzt und diese 3D-WG-Schäume erlangten ihre weiße Farbe und ihr hohes Adsorptionsvermögen zurück (leicht reduziert auf 461 mg g−1, ergänzende Abbildung S8). was auf ihr Potenzial als wiederverwertbare Umweltreiniger hinweist. Diese starke Adsorptionsfähigkeit wurde erneut bestätigt, als das MB durch einen anderen typischen anionischen Industriefarbstoff, Methylorange, ersetzt wurde (Ergänzende Abbildung S9). Diese 3D-WG-Schaumstoffe zeigten die höchste Adsorptionskapazität für Farbstoffe, die viel höher war als zuvor berichtete Werte, wie in Abbildung 4d gezeigt, im Vergleich zu ähnlichen Sorptionsmitteln, einschließlich ultradünner BN-Hohlkugeln (116,5 mg g−1) und ultradünnen BN-Faser-Nanonetzen (219,6 mg g-1),34 BN-Nanoteppiche (272,4 mg g-1)35 und poröse BN-Nanoblätter (313 mg g-1).36

Starke Adsorption von Farbstoffen auf dreidimensionalen (3D) weißen Graphenschäumen (WG). (a) Entwicklung der Absorptionsspektren der in 3D-WG eingetauchten Methylblau (MB)-Lösung im Zeitverlauf. (b) Die entsprechende Adsorptionsrate und visuelle Variation der MB-Lösung im Laufe der Zeit. (c) MB-Adsorptionsisotherme und Adsorptions-Desorptions-Recycling von 3D-WG-Schaumstoffen. (d) Vergleich der MB-Adsorptionskapazitäten von 3D-WG-Schäumen mit verschiedenen berichteten Bornitrid (BN)-Nanostrukturen.

Neben typischen Farbstoffen sind verschiedene organische Stoffe und Öle häufiger alltägliche und industrielle Schadstoffe. Überraschenderweise zeigten diese 3D-WG-Schäume im Vergleich zu vielen Mitbewerbern eine viel höhere Adsorptionskapazität für diese organischen Stoffe und Öle, wie in Abbildung 5 dargestellt. Das schnelle und effektive Adsorptionsverhalten wurde direkt visualisiert, wie in Abbildung 5a und im Zusatzfilm S1 dargestellt. Nach dem Eintauchen der 3D-WG-Schäume in eine wässrige Chloroformlösung, die absichtlich mit Sudan III angefärbt wurde, um die Schäume rot zu färben, wurden diese roten Schadstoffe innerhalb von 2 Minuten schnell und vollständig absorbiert. Um die Universalität der Adsorptionsfähigkeit der 3D-WG-Schäume zu bestätigen, wurden eine Reihe organischer Stoffe und Öle wie Toluol, Pumpenöl, Ethanol, Chloroform und Ethylenglykol für Adsorptionsmessungen ausgewählt. Abbildung 5b zeigt deutlich die Adsorptionsfähigkeiten der 3D-WG-Schaumstoffe gegenüber verschiedenen Schadstoffen im Bereich des 70- bis 190-fachen ihres Eigengewichts und zeigt eine hervorragende Adsorptionsfähigkeit gegenüber allen genannten organischen Stoffen.

Hervorragende Adsorptionsleistung von dreidimensionalen (3D) weißen Graphenschäumen (WG) gegenüber verschiedenen organischen Verunreinigungen. (a) Visuelle Variation der in 3D-WG eingetauchten Chloroformlösung innerhalb von 1 Minute, die die effektive und schnelle Adsorptionsfähigkeit zeigt. (b) Adsorptionskapazitäten der 3D-WG-Schäume gegenüber verschiedenen organischen Verunreinigungen. (c) Vergleich der Kontaminationsadsorptionskapazitäten der 3D-WG-Schaumstoffe mit anderen typischen Sorptionsmitteln, einschließlich kommerzieller Aktivkohle. (d) Chloroform- und (e) Ethanoladsorptions-Recyclingfähigkeit von 3D-WG-Schaumstoffen.

Für Pumpenöl, einen häufigen Schadstoff, betrug die typische Adsorptionskapazität von 3D-WG-Schäumen bis zu 115 g g-1, wie in Abbildung 5b dargestellt. Dies bedeutet, dass nur 1 kg 3D-WG-Schaum zur Reinigung von 1 Tonne Wasser benötigt wird enthält 10 % Ölschadstoff. Um die Adsorptionskapazität von 3D-WG-Schaumstoffen quantitativ zu bewerten, wurden mehrere kürzlich beschriebene hervorragende Sorptionsmittel und kommerzielle Aktivkohlepulver zum Vergleich herangezogen, wie in Abbildung 5c ​​dargestellt. Am Beispiel der Adsorption von Pumpenöl war die Adsorptionskapazität (115 g g−1) der 3D-WG-Schaumstoffe höher als die aller dieser Wettbewerber, einschließlich poröser BN-Nanoblätter (27 g g−1),36 Graphen-Aerogele (30 g g−). 1),14 Graphenschwämme (68,5 g g−1)8 und Graphenoxid-Polyurethanschwämme (100 g g−1)16 (siehe Ergänzungstabelle S1). Im Vergleich zu kommerziellen BN- und Aktivkohlepulvern war die Adsorptionskapazität der 3D-WG-Schaumstoffe >20-mal größer als die dieser typischen Sorptionsmittel.

Die Recyclingfähigkeit, das wichtige Merkmal von Sorbentien, wurde für diese 3D-WG-Schaumstoffe getestet, wie in Abbildung 5d und e dargestellt. Nach 7 Testzyklen und Wärmebehandlungen bei 100 °C blieben die Adsorptionskapazitäten der 3D-WG-Schäume sowohl gegenüber Chloroform als auch gegenüber Ethanol immer noch bei >90 %. Bei Pumpenöl blieb die Entfernungseffizienz auch nach fünf Zyklen durch direkte Verbrennung in Luft immer noch bei etwa 85 % (Ergänzende Abbildung S10). Diese Ergebnisse zeigten eindeutig, dass die erhaltenen 3D-WG-Schaumstoffe als hochwirksame und recycelbare Sorptionsmittel zur Entfernung von Schadstoffen bei der Umweltreinigung angesehen werden können.

Die überaus starke Wettbewerbskraft von 3D-WG-Schaumstoffen gegenüber anderen Sorptionsmitteln resultiert aus ihren beiden entscheidenden Merkmalen, der Bildung großer Ausbeuten und hierarchischen Poren, die beide von der blasenunterstützten Schäumung profitierten. Allein aufgrund der besonderen Struktur mit hierarchischen Poren wies die 3D WG hervorragende Schadstoffentfernungseigenschaften auf. Erstens waren die superdünnen BN-Schichten mit vielen Wellen und Schwankungen ausgezeichnete Sorptionsmittel für organische Lösungsmittel. Zweitens gab es viele Löcher in den Oberflächen der BN-Wände, und die Ränder der Löcher führten zu Defekten mit hoher Dichte, die zahlreiche aktive Stellen für die Adsorption von Schadstoffmolekülen auf der BN-Oberfläche bereitstellen könnten. Drittens stellten die kleinen Löcher in der Oberfläche der BN-Wand einen Transportkanal für Schadstoffe in BN-Platten dar, ähnlich der geöffneten Schaumstruktur. Im Vergleich zum Infiltrationsmechanismus der BN-Platten ermöglichen diese Kanäle, dass Schadstoffe leicht in die 3D-WG-Schaumstoffe eindringen und deren Adsorptionseffizienz verbessern. Viertens: Nachdem die organischen Lösungsmittel in die Blasen der BN-Schaumstoffe gelangt sind, könnte die Blase als Behälter zur Lagerung der organischen Lösungsmittel betrachtet werden. Die Speicherung organischer Lösungsmittel in Blasen war viel größer als die an den Oberflächen der Blasenwände adsorbierte Menge, was der entscheidende Faktor für die hervorragenden Schadstoffentfernungseigenschaften dieser 3D-WG-Schaumstoffe im Vergleich zu anderen BN-Nanoblättern ist.33, 35, 36, 37, 38 Diese entscheidende Rolle war auch der Grund dafür, dass diese 3D-WG-Schäume eine geringere oberflächenspezifische Oberfläche aufwiesen (Ergänzende Abbildung S11) und dennoch eine hohe Adsorptionskapazität aufwiesen. Für die Entnahmekapazität spielte der Speichermechanismus eine entscheidende Rolle. Daher könnten zwei Mechanismen für die Entfernungseigenschaften angenommen werden: Adsorption und Speicherung. Bei diesen 3D-WG-Schäumen waren die Schadstoffentfernungseigenschaften nicht nur auf die Adsorptionskapazität, sondern auch auf die Speicherkapazität zurückzuführen. Daher müssen Hochleistungsanwendungen zur Schadstoffentfernung die kombinierten Effekte von Adsorption und Speicherung voll ausnutzen.

Verglichen mit den Einschränkungen der chemischen Gasphasenabscheidung mit Metallschablonen und der Methoden zur Montage ultradünner Bleche unterliegt die einstufige Erwärmung gemischter kommerzieller Pulver gemäß der vesikantunterstützten Schäumung keinen Einschränkungen durch Schablonen und seltene Ausgangsmaterialien und weist daher eine makroskopische Ausbeute auf. Für den Schäumvorgang ist die bestimmungsgemäße Einbringung von Schaummitteln von großer Bedeutung. Es garantiert nicht nur die hoch reproduzierbare Bildung von Schäumen, sondern führt aufgrund der angepassten Zersetzungsthermodynamik zwischen den BN-Vorläufern und den Bläschenmitteln auch zu hierarchischen Poren. Die Bedeutung einer solchen angepassten Zersetzungsthermodynamik wurde auch durch die beobachteten Auswirkungen der Heiztemperatur und des Blasenmitteltyps auf das Endprodukt bestätigt, wie in den Zusatzinformationen (Ergänzende Abbildungen S12–S16) gezeigt.

Wir haben einen blasengestützten Gasschäumansatz entwickelt, um vesikuläre strukturelle 3D-BN-Keramikschäume ohne Katalysatoren oder Template zu synthetisieren. Diese Technik könnte großformatige, ergiebige und ultraleichte 3D-WG-Schaumstoffe mit hierarchischen Poren liefern. Dieser freitragende BN-Schaum bestand aus einer Blasenwand aus ultradünnen BN-Schichten (einzelne oder mehrere Atomschichten), die durch das Gerüst miteinander verbunden waren. Darüber hinaus zeigten die 3D-WG-Schaumstoffe eine außergewöhnlich hohe Adsorption für organische Lösungsmittel und Öle. Die Adsorptionskapazität der 3D-WG-Schaumstoffe betrug das 70–190-fache ihres Eigengewichts für organische Schadstoffe und Öle. Die Ergebnisse zeigten, dass die 3D-WG-Schäume ein großes Potenzial als leistungsstarker Schadstofffänger für die Wasseraufbereitung haben.

Novoselov, KS, Fal'ko, VI, Colombo, L., Gellert, PR, Schwab, MG & Kim, K. Eine Roadmap für Graphen. Natur 490, 192–200 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Song, X., Hu, J. & Zeng, H. Zweidimensionale Halbleiter: jüngste Fortschritte und Zukunftsperspektiven. J. Mater. Chem. C 1, 2952–2969 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Zeng, H., Zhi, C., Zhang, Z., Wei, X., Wang, X., Guo, W., Bando, Y. & Golberg, D. „Weiße Graphene“: Bornitrid-Nanobänder über Bornitrid Auspacken von Nanoröhren. Nano Lett. 10, 5049–5055 (2010).

Artikel CAS Google Scholar

Song, L., Liu, Z., Reddy, AL, Narayanan, NT, Taha-Tijerina, J., Peng, J., Gao, G., Lou, J., Vajtai, R. & Ajayan, PM Binary und ternäre Atomschichten aus Kohlenstoff, Bor und Stickstoff. Adv. Mater. Rev. 24, 4878–4895 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Cao, X., Yin, Z. & Zhang, H. Dreidimensionale Graphenmaterialien: Herstellung, Strukturen und Anwendung in Superkondensatoren. Energieumwelt. Wissenschaft. 7, 1850–1865 (2014).

Artikel CAS Google Scholar

Li, C. & Shi, G. Dreidimensionale Graphenarchitekturen. Nanoscale 4, 5549–5563 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Lu, A., Hao, G. & Sun, Q. Design dreidimensionaler poröser Kohlenstoffmaterialien: von statischen zu dynamischen Skeletten. Angew. Chem. Int. Ed. 52, 7930–7932 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Bi, H., Xie, X., Yin, K., Zhou, Y., Wan, S., He, L., Xu, F., Banhart, F., Sun, L. & Ruoff, RS Schwammiges Graphen als hocheffizientes und recycelbares Sorptionsmittel für Öle und organische Lösungsmittel. Adv. Funktion. Mater. 22, 4421–4425 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Sun, H., Xu, Z. & Gao, C. Multifunktionale, ultrafliegengewichtige, synergistisch zusammengesetzte Kohlenstoff-Aerogele. Adv. Mater. 25, 2554–2560 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Chen, Z., Ren, W., Gao, L., Liu, B., Pei, S. & Cheng, HM Dreidimensionale flexible und leitfähige miteinander verbundene Graphennetzwerke, die durch chemische Gasphasenabscheidung gezüchtet werden. Nat. Mater. 10, 424–428 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Yin, J., Li, X., Zhou, J. & Guo, W. Ultraleichter dreidimensionaler Bornitridschaum mit ultraniedriger Permittivität und Superelastizität. Nano Lett. 13, 3232–3236 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Loeblein, M., Tay, RY, Tsang, SH, Ng, WB & Teo, EHT Konfigurierbare dreidimensionale Bornitrid-Kohlenstoff-Architektur und ihr einstellbares elektronisches Verhalten mit stabilen thermischen Leistungen. Small 10, 2992–2999 (2014).

Artikel CAS Google Scholar

Schlienger, S., Alauzun, J., Michaux, F., Vidal, L., Parmentier, J., Gervais, C., Babonneau, F., Bernard, S., Miele, P. & Parra, JB Micro- , mesoporöse Materialien auf Bornitridbasis auf Basis von Zeolithen. Chem. Mater. 24, 88–96 (2011).

Artikel Google Scholar

Wu, T., Chen, M., Zhang, L., Xu, X., Liu, Y., Yan, J., Wang, W. & Gao, J. Von einem Selbst hergestellte dreidimensionale Aerogele auf Graphenbasis -Montageprozess und seine hervorragende katalytische und absorbierende Leistung. J. Mater. Chem. A 1, 7612–7621 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Hu, H., Zhao, Z., Wan, W., Gogotsi, Y. & J., Qiu, J. Ultraleichte und hoch komprimierbare Graphen-Aerogele. Adv. Mater. 25, 2219–2223 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, Y., Ma, J., Wu, T., Wang, X., Huang, G., Liu, Y., Qiu, H., Li, Y., Wang, W. & Gao, J. Cost -Wirksamer, mit Graphenoxid beschichteter Polyurethanschwamm als hocheffizienter und wiederverwendbarer Ölabsorber. ACS-Appl. Mater. Schnittstellen 5, 10018–10026 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Rousseas, M., Goldstein, AP, Mickelson, W., Worsley, MA, Woo, L. & Zettl, A. Synthese hochkristalliner sp2-gebundener Bornitrid-Aerogele. ACS Nano 7, 8540–8546 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Höfer, R., Jost, F., Schwuger, M. J., Scharf, R., Geke, J., Kresse, J., Lingmann, H., Veitenhansl, R. & Erwied, W. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Düsseldorf, 2000).

Google Scholar

Myers, D. Surfaces, Interfaces, and Colloids 295–316 (John Wiley & Sons, Inc., New York, USA, 2002).

Banhart, J. Herstellung, Charakterisierung und Anwendung von zellulären Metallen und Metallschäumen. Prog. Mater. Wissenschaft. 46, 559–632 (2001).

Artikel CAS Google Scholar

Banhart, J. Herstellungswege für Metallschäume. JOM 52, 22–27 (2000).

Artikel CAS Google Scholar

Studart, AR, Gonzenbach, UT, Tervoort, E. & Gauckler, LJ Verarbeitungswege zu makroporöser Keramik: eine Übersicht. J. Ame. Ceram. Soc. 89, 1771–1789 (2006).

Artikel CAS Google Scholar

Withers, JC, Kowbel, W. & Loutfy, RO High Temperature Ceramic Matrix Composites 816–819 (Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, BRD, 2006).

Buchen Sie Google Scholar

Wang, X., Zhi, C., Li, L., Zeng, H., Li, C., Mitome, M., Golberg, D. & Bando, Y. „Chemisches Aufblasen“ dünnwandiger Blasen: hoch -Durchsatzherstellung von großflächigen, wenigschichtigen BN- und Cx-BN-Nanoblättern. Adv. Mater. 23, 4072–4076 (2011).

Artikel CAS Google Scholar

Wang, X., Pakdel, A., Zhang, J., Weng, Q., Zhai, T., Zhi, C., Golberg, D. & Bando, Y. Großflächige BN-Nanoblätter und ihre Verwendung in Polymerverbundwerkstoffe mit verbesserten thermischen und dielektrischen Eigenschaften. Nanoskalige Res. Lette. 7, 662 (2012).

Artikel Google Scholar

Wang, Polymerverbundwerkstoffe. J. Phys. Kondensiert. Materie 24, 314205 (2012).

Artikel Google Scholar

Frueh, S., Kellett, R., Mallery, C., Molter, T., Willis, WS, King'ondu, C. & Suib, SL Pyrolytische Zersetzung von Ammoniakboran zu Bornitrid. Inorg. Chem. 50, 783–792 (2010).

Artikel Google Scholar

Gabbrielli, R., Meagher, AJ, Weaire, D., Brakke, KA & Hutzler, S. Eine experimentelle Umsetzung der Weaire-Phelan-Struktur in monodispersem Flüssigkeitsschaum. Phil. Mag. Lette. 92, 1–6 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Ball, P. Wissenschaftler stellen den „perfekten“ Schaum her. Nat. Nachrichten (E-Veröffentlichung vor Druckbeginn, 28. November 2011; doi:10.1038/nature.2011.9504).

Heim, K., Kumar, GSV, Garcia-Moreno, F., Manke, I. & Banhart, J. Entwässerung von partikelstabilisierten Aluminiumverbundwerkstoffen durch einzelne Filme und Plateauränder. Kolloid. Oberfläche. A 438, 85–92 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Meeks, WH III & Perez, J. Die klassische Theorie der Minimalflächen. B. Bin. Mathematik. Soc 48, 325–407 (2011).

Artikel Google Scholar

Weng, Q., Wang, X., Zhi, C., Bando, Y. & Golberg, D. Poröse Mikrobänder aus Bornitrid für die Wasserstoffspeicherung. ACS Nano 7, 1558–1565 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Lian, G., Zhang, Energieumwelt. Wissenschaft. 5, 7072–7080 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Lian, G., Zhang, Nanopartikel. ACS-Appl. Mater. Schnittstellen 5, 12773–12778 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Zhang, X., Lian, G., Zhang, S., Cui, D. & Wang, Q. Bornitrid-Nanoteppiche: kontrollierbare Synthese und ihre Adsorptionsleistung gegenüber organischen Schadstoffen. CrystEngComm 14, 4670–4676 (2012).

Artikel CAS Google Scholar

Lei, W., Portehault, D., Liu, D., Qin, S. & Chen, Y. Poröse Bornitrid-Nanoblätter für eine effektive Wasserreinigung. Nat. Komm. 4, 1777 (2013).

Artikel Google Scholar

Wang, L., Ni, S.-Q., Guo, C. & Qian, Y. Eintopfsynthese von ultradünnem Bornitrid-Nanoblatt auf nanoskaligem nullwertigem Eisen zur schnellen Debromierung polybromierter Diphenylether. J. Mater. Chem. A 1, 6379–6387 (2013).

Artikel CAS Google Scholar

Liu, D., Lei, W., Qin, S. & Chen, Y. Templatfreie Synthese einer funktionellen 3D-BN-Architektur zur Entfernung von Farbstoffen aus Wasser. Wissenschaft. Rep. 4 (2014).

Referenzen herunterladen

Diese Arbeit wurde teilweise finanziell unterstützt vom National Basic Research Program of China (2014CB931700/2014CB931702), der National Natural Science Foundation of China (61222403), der Natural Science Foundation for Youths of Jiangsu Province of China (BK20140787) und dem China Postdoctoral Von der Science Foundation finanziertes Projekt (2014M560425) und das Priority Academic Program Development of Jiangsu Higher Education Institutions (PAPD).

Institut für Optoelektronik und Nanomaterialien (ION) und Herbert Gleiter Institut für Nanowissenschaften (HGI), College of Materials Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing, China

Huijie Zhao, Xiufeng Song & Haibo Zeng

Hochschule für Materialwissenschaft und -technologie, Universität für Luft- und Raumfahrt Nanjing, Nanjing, China

Huijie Zhao & Haibo Zeng

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Korrespondenz mit Haibo Zeng.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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Nachdrucke und Genehmigungen

Zhao, H., Lied, NPG Asia Mater 7, e168 (2015). https://doi.org/10.1038/am.2015.8

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Eingegangen: 08. Oktober 2014

Überarbeitet: 12. Dezember 2014

Angenommen: 23. Dezember 2014

Veröffentlicht: 27. März 2015

Ausgabedatum: März 2015

DOI: https://doi.org/10.1038/am.2015.8

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