Borkarbonitrider

Ett schema över borkarbonitrid (BCN)

Borkarbonitrider är tvådimensionella föreningar som innehåller bor- , kväve- och kolatomer i förhållandet B x C y Nz . Borkarbonitrider skiljer sig från B,N-samdopad grafen genom att den förra innehåller separata bornitrid- och grafendomäner samt ringar med BC-, BN-, CN- och CC-bindningar. Dessa föreningar har i allmänhet en stor ytarea, men borkarbonitrider syntetiserade från ett kolmaterial med stor ytarea, urea och borsyra tenderar att ha de högsta ytareorna. Denna höga yta i kombination med närvaron av Stone-Wales-defekter i strukturen hos borkarbonitrider möjliggör också hög absorption av CO ₂ och CH _4, vilket kan göra borkarbonitridföreningar till ett användbart material för att binda dessa gaser _.

Elektrisk

Bandgapet för borkarbonitrider sträcker sig från 1,0–3,9 eV och är beroende av innehållet i kol- och bornitriddomänerna eftersom de har olika elektriska egenskaper. Borkarbonitrider med en hög kolhalt har lägre bandgap medan de med högre halt av bornitriddomäner har högre bandgap. Borkarbonitrider syntetiserade i gas- eller fasta reaktioner tenderar också att ha stora bandgap och är mer isolerande till sin karaktär. Boronitriders breda sammansättning möjliggör justering av bandgapet, vilket i kombination med dess höga yta och Stone-Wales-defekter kan göra boronitrider till ett lovande material i elektriska apparater.

Syntes

Reaktion i fast tillstånd

Ett kolmaterial med stor yta, såsom aktivt kol, borsyra och urea, blandas samman och upphettas sedan vid höga temperaturer för att syntetisera borkarbonitrid. Sammansättningen av de resulterande föreningarna kan ändras genom att variera koncentrationen av reagensen såväl som temperaturen.

Gasfassyntes

Vid kemisk ångavsättning reagerar bor-, kväve- och kolprekursorer vid hög värme och avsätts på ett metallsubstrat. Att variera koncentrationen av prekursorer och valet av vissa prekursorer kommer att ge olika förhållanden av bor, kväve och kol i den resulterande borkarbonitridföreningen.

Borkarbonitridkompositer

Borkarbonitrid kan också syntetiseras genom slumpmässig stapling av boronitrid- och grafendomäner genom kovalenta interaktioner eller genom vätskeinteraktioner. I den första metoden funktionaliseras grafen- och bornitridskivor och reageras sedan för att bilda skikt av borkarbonitrid. I den andra metoden löses bornitrid och grafitpulver i isopropanol respektive dimetylformamid och sonikeras sedan. Detta exfolieras sedan för att isolera borkarbonitridskikt.

^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j kumar, Nitesh; Moses, Kota; Pramoda, K.; Shirodkar, Sharmila N.; Mishra, Abhishek Kumar; Waghmare, Umesh V.; Sundaresan, A.; Rao, CNR (2013-04-23). "Borokarbonitrider, BxCyNz". Journal of Materials Chemistry A . 1 (19): 5806. doi : 10.1039/c3ta01345f .
^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Rao, CNR; Gopalakrishnan, K. (2016-10-31). "Borokarbonitrider, BxCyNz: syntes, karakterisering och egenskaper med potentiella tillämpningar". ACS tillämpade material och gränssnitt . 9 (23): 19478–19494. doi : 10.1021/acsami.6b08401 . PMID 27797466 .
^ Rao, CN R; Maitra, Urmimala (2015-01-01). "Oorganiska grafenanaloger". Årlig översyn av materialforskning . 45 (1): 29–62. Bibcode : 2015AnRMS..45...29R . doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021141 .
^ ^a ^b Raidongia, Kalyan; Nag, Angshuman; Hembram, KPSS; Waghmare, Umesh V.; Datta, Ranjan; Rao, CNR (2010-01-04). "BCN: En grafenanalog med anmärkningsvärda adsorptionsegenskaper". Kemi – En europeisk tidskrift . 16 (1): 149–157. doi : 10.1002/chem.200902478 . PMID 19946909 .
^ Rao, CNR; Ramakrishna Matte, HSS; Maitra, Urmimala (2013-12-09). "Grafenanaloger av oorganiska skiktade material". Angewandte Chemie International Edition . 52 (50): 13162–13185. doi : 10.1002/anie.201301548 . PMID 24127325 .
^ Gopalakrishnan, K.; Moses, Kota; Govindaraj, A.; Rao, CNR (2013-12-01). "Superkondensatorer baserade på kvävedopad reducerad grafenoxid och borkarbonitrider". Solid State Communications . Specialutgåva: Graphene V: Senaste framstegen i studier av grafen och grafenanaloger. 175–176: 43–50. Bibcode : 2013SSCom.175...43G . doi : 10.1016/j.ssc.2013.02.005 .

[:10-1] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h ⁱ ^j kumar, Nitesh; Moses, Kota; Pramoda, K.; Shirodkar, Sharmila N.; Mishra, Abhishek Kumar; Waghmare, Umesh V.; Sundaresan, A.; Rao, CNR (2013-04-23). "Borokarbonitrider, BxCyNz". Journal of Materials Chemistry A . 1 (19): 5806. doi : 10.1039/c3ta01345f .

[:11-2] ^ ^a ^b ^c ^d ^e ^f ^g ^h Rao, CNR; Gopalakrishnan, K. (2016-10-31). "Borokarbonitrider, BxCyNz: syntes, karakterisering och egenskaper med potentiella tillämpningar". ACS tillämpade material och gränssnitt . 9 (23): 19478–19494. doi : 10.1021/acsami.6b08401 . PMID 27797466 .

[:133-3] Rao, CN R; Maitra, Urmimala (2015-01-01). "Oorganiska grafenanaloger". Årlig översyn av materialforskning . 45 (1): 29–62. Bibcode : 2015AnRMS..45...29R . doi : 10.1146/annurev-matsci-070214-021141 .

[:12-4] Raidongia, Kalyan; Nag, Angshuman; Hembram, KPSS; Waghmare, Umesh V.; Datta, Ranjan; Rao, CNR (2010-01-04). "BCN: En grafenanalog med anmärkningsvärda adsorptionsegenskaper". Kemi – En europeisk tidskrift . 16 (1): 149–157. doi : 10.1002/chem.200902478 . PMID 19946909 .

[5] Rao, CNR; Ramakrishna Matte, HSS; Maitra, Urmimala (2013-12-09). "Grafenanaloger av oorganiska skiktade material". Angewandte Chemie International Edition . 52 (50): 13162–13185. doi : 10.1002/anie.201301548 . PMID 24127325 .

[Gopalakrishnan_43–50-6] Gopalakrishnan, K.; Moses, Kota; Govindaraj, A.; Rao, CNR (2013-12-01). "Superkondensatorer baserade på kvävedopad reducerad grafenoxid och borkarbonitrider". Solid State Communications . Specialutgåva: Graphene V: Senaste framstegen i studier av grafen och grafenanaloger. 175–176: 43–50. Bibcode : 2013SSCom.175...43G . doi : 10.1016/j.ssc.2013.02.005 .