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硼铁非晶带材硼铁（Boroferrite）是一种非晶态带材材料，由硼（B）和铁（Fe）组成。
硼铁具有许多特殊的物理和化学性质，使其在磁性材料、传感器、储能器件等领域具有广泛的应用前景。
本文将介绍硼铁的结构特点、制备方法和应用领域。
硼铁的非晶结构是其独特性能的关键因素之一。
非晶材料是指没有长程有序结构的固态材料，其原子排列呈无规则的非晶态结构。
硼铁的非晶结构使其具有很高的硬度、韧性和抗蠕变性等特点，比晶态材料更具有机械强度和耐磨性。
硼铁的制备方法主要有熔融法、快速凝固法和溶液法等。
熔融法是最常用的制备硼铁的方法之一。
该方法将硼和铁精细混合，然后在高温下熔化，最后通过快速冷却得到非晶硼铁。
快速凝固法是将硼铁合金液体迅速冷却到非晶相变温度以下，制备出非晶硼铁。
溶液法是将硼和铁的化合物放入溶液中，通过化学反应制备出非晶硼铁。
这些制备方法可以控制硼铁的组分和结构，从而调节其物理和化学性质。
硼铁在磁性材料领域具有广泛的应用。
由于其特殊的非晶结构，硼铁具有优异的磁性能。
硼铁可以用于制备高性能的磁性材料，例如高频变压器、电感器和传感器等。
硼铁还可以用于制备储能器件，如高频电感器、电源滤波器等。
此外，硼铁还可以应用于磁性寄存器、磁性传输带和磁性记录材料等。
除了磁性材料，硼铁还具有一些其他领域的应用。
硼铁可以用于制备永磁体材料，其具有优良的永磁性能和磁弹性性能。
硼铁还可以用于制备催化剂，如催化剂载体和反应催化剂等。
硼铁还可以应用于光学材料、电化学材料和生物医学材料等领域。
综上所述，硼铁是一种非晶态带材材料，具有特殊的物理和化学性质。
硼铁的制备方法包括熔融法、快速凝固法和溶液法等。
硼铁具有广泛的应用前景，在磁性材料、传感器、储能器件等领域有着重要的应用价值。
随着技术的发展和工艺的改进，硼铁在相关领域的应用前景将更加广阔。
表面氟化的BN薄膜的尺寸效应摘要：本论文主要采用第一性原理模拟计算表面修饰和尺寸效应对BN纳米薄膜的电学和光学性能的影响进行研究。
通过计算发现，BN薄膜表面修饰F原子后，随尺寸增大它们的原子结构和能隙都有显著变化。
本来位于同一平面的B原子和N原子发生了扭曲，处在了不同面；能隙结构由间接能隙转变成了直接能隙，能隙值整体减小。
随层数增加，能隙值减小越多；原子间的键长改变，层内间距增大，层间间距减小，随层数增加这种变化越明显；部分Mulliken电荷从内部离开趋于结构的表面，使低于其内部。
层数越多，BN表面的Mulliken 电荷值越低；从部分态密度（DOS）图发现掺杂了F原子之后，B、N原子都被杂化并且导带与价带之间的禁带宽度变窄，其共价性变弱。
这种通过表面修饰和尺寸变化来调节材料电学性能和光学性能的方法为我们在纳米薄膜研究方面提供了新的思路，同时可能在未来的自旋电子器件和半导体光学器件方面有潜在应用价值。
以Materials Studio软件为基础，从大块的纤锌矿GaN结构中截取GaN纳米薄膜.表面修饰使得GaN薄膜能隙减小，并且能带结构由间接能隙变为直接能隙。
随着尺寸的增加，薄膜的能隙减小。
表面修饰使得薄膜层内键长比修饰前有所增加，层间键长比修饰前显著减小。
随着薄膜尺寸的增加，修饰前薄膜层内键长增大，层间键长减小；修饰后薄膜层内键长先增大后减小，层间键长增大；修饰后H-N与Ga-F的键长随着尺寸的增加逐渐增加。
表面修饰使得Ga原子失去的电荷增多，N原子得到电荷增多。
随着薄膜尺寸的增加，Ga原子与F原子之间的电荷转移减小并且N原子与H原子之间的电荷转移也减小。
表面修饰使得H原子的1s轨道对N原子的2p轨道产生杂化作用，F原子的2p轨道对Ga原子的4p轨道产生杂化作用关键字：第一性原理；表面修饰；尺寸效应；电学性能；光学性能第一章前言引言目前，石墨烯具有高载流子迁移率、高机械强度、量子霍尔效应等奇特性质，使其在分子电子学、微纳米器件等领域有着重要的应用前景，作为与石墨烯共享相同蜂窝晶格结构的BN薄膜也引起了人们极大的研究兴趣[1]。
有机硼化合物的构建,反应及功能研究有机硼化合物是指以硼元素为组成元素的有机化合物，在材料科学领域中占有重要的地位。
近年来，有机硼化合物的构建、反应及功能研究受到了广泛的关注，取得了巨大的进展，为催化反应、光电子器件、柔性传感器等领域提供了新的视角。
本文就这一领域的最新发展进行一番综述。
①构建有机硼化合物：有机硼化合物在有机材料科学中处于重要地位，因此，构建各种新型有机硼化合物仍然是一项重要的任务。
近年来，利用以硼为核心的有机小分子、衍生物、高分子材料、纳米排列结构等开发的新型有机硼化合物的种类及性质继续扩大，取得了显著的突破。
比如，根据利用硼键和金属配体发展的三元离子硼配合物的不同结构类型，可以组装出许多不同的有机硼化合物，从而实现分子表面的各种功能。
②有机硼化合物的反应：另一个重要的研究领域是探索静电自组装和化学反应来构建有机硼化合物。
对自组装反应的研究表明，通过利用各种类型的有机硼衍生物作为组装单元，可以构建出具有良好晶格结构的纳米材料和功能性分子组装体。
此外，还可以以有机硼基团为共价离子，通过最小能量状态构建有机硼化合物的多样性，实现小分子与金属离子的有序反应，进而实现对空间结构的操控。
③有机硼化合物的功能：另一项重要的研究便是开发新型有机硼化合物以实现其重要功能。
例如，硼配合物可以被利用作为催化剂，用于实现各种不对称催化反应，极大提高了催化效率。
此外，还可以利用有机硼化合物的特殊电荷密度和较高有效声速来实现各种光电子器件和柔性传感器，将非常有用的物理过程反映在应用研究中，如荧光检测、热释电和超声波应用等。
综上所述，近年来有机硼化合物的构建、反应及功能研究受到了广泛的关注，取得了巨大的进展，为催化反应、光电子器件、柔性传感器等领域提供了新的视角。
从技术层面来看，未来的研究重点将在于进一步探索新型有机硼化合物，以及其在不同材料和应用领域中的表现，期望可以发掘更多新的有趣性能，将其应用于实际生活中。
硼酸镁纳米带的制备、结构和生长机理张弓弓鄢赵彦明(华南理工大学物理科学与技术学院,广州510640)
摘要以晶态B和纳米MgO粉末为原料,在1100益含水的气氛下反应制备了新型准一维纳米材料硼酸镁纳米带.采用多种表征方法,如X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM),能量色散谱仪(EDS)和傅立叶红外(FT鄄IR)等,研究了产物的形貌和结构.结果表明,除了部分附着的Mg2B2O5颗粒外,产物主要为单晶的Mg3B2O6纳米带.其宽度在100耀200nm,长度达到几十微米,生长方向大致为[010]方向.简要讨论了硼酸镁纳米带的生长机理和反应温度对产物的
影响.
关键词：硼酸镁,单晶,纳米带,生长机理中图分类号：O642,O613.8
Synthesis,StructureandGrowthMechanismofMagnesiumBorateNanobelts
ZHANG,Jiang鄢ZHAO,Yan鄄Ming(SchoolofPhysicsScienceandTechnology,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,P.R.China)
AbstractMagnesiumboratenanobelts,anewkindofquasione鄄dimensionalnanomaterials,hasbeensynthesizedbyheatingmixedpowdersofcrystallineboronandMgOnanoparticlesinthepresenceofH2Oat1100益.Theproducedwhitesamplewascharacterizedbydifferenttechniques,suchastheX鄄raydiffraction(XRD),scanningelectronmicroscopy(SEM),transmissionelectronmicroscopy(TEM),energydispersivespectroscopy(EDS)andFouriertransforminfraredspectroscopy(FT鄄IR).Theresultsshowthattheproductsaresingle鄄crystallineMg3B2O6nanobeltsexceptsomeattachedMg2B2O5particles.Thewidthsofthenanobeltsareintherangeof100耀200nmandthelengthsareuptoseveraltenmicrometers.ThegrowthdirectionofthenanobeltsnearstocrystallineMg3B2O6[010]direction.Finally,thegrowthmechanismforthesenovelMg3B2O6nanobeltsandtheeffectofreactivetemperatureontheproductshavebeenprimarilypresented.
Keywords:Magnesiumborate,Single鄄crystalline,Nanobelts,Growthmechanism
物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)ActaPhys.鄄Chim.Sin.,2006,22(1)：110耀113January
Received:May24,2005;Revised:August20,2005.鄢Correspondent,E鄄mail:jonney@scut.edu.cn;Tel:020鄄87114127.国家自然科学基金(50472055)和广东省自然科学基金博士科研启动基金(05300307)资助项目鬁EditorialofficeofActaPhysico鄄ChimicaSinica
[Note]www.chem.pku.edu.cn/whxb碳纳米管[1]的发现引起了科学家对一维纳米材料极大的关注.随后的研究发现,除了管状结构外,一维纳米材料还有纳米线(丝)、纳米棒等,它们的共同特征是截面为圆形或椭圆形.2001年,Wang等[2]首次报道了准一维的氧化物半导体纳米带,其结构特点是横截面为一窄矩型,带宽为30耀300nm,厚度为5耀10nm,而长度可达几毫米.与碳纳米管以及硅和复合半导体线状结构相比,这是迄今为止发现的具有可控结构且无缺陷的宽带隙半导体准一维带状结构,而且具有比碳纳米管更独特的结构和优越的物理性能.此后又陆续合成了其他一系列氧化物半导体纳米带[3鄄5].同时也出现了一些非氧化物的纳米
带,如高温反应制备的GaN纳米带[6],触媒还原制备
的碳纳米带[7],水热法制备的Te纳米带[8],激光烧蚀
110No.1张弜等：硼酸镁纳米带的制备、结构和生长机理
法制备的硼纳米带[9]等.对非氧化物纳米带的研究扩大了纳米带这类准一维纳米材料的研究范围,对于发现新的纳米结构和发展纳米技术新的应用具有极大的意义.硼酸镁最早是以天然晶须的形式在韩国南部被发现[10],这种天然矿物称为遂安石(suanite).最初人工合成的硼酸镁晶体是片状和棱柱状[11],不是晶须状形式.直到1984年在日本四国工业技术研究所成功地人工合成了硼酸镁晶须[12].高温反应制备的生成物主要是Mg2B2O5,但产品是单晶和三晶的混合物,或含有MgB4O7,或含有Mg3B2O6.其特点是轻质、高韧、耐磨、耐腐蚀,而且同其他晶须材料相比,具有价格低廉的优势,是当今复合材料领域最有希望广泛应用的晶须材料之一.此外硼酸镁还是一种热释光荧光体[13].硼酸镁的纳米颗粒可以作为减摩材料添加到润滑油中[14],同时硼酸镁还可以作为清净剂在加氢油中使用[15].最近,Ma等[16]在Si基片上生长了单晶的硼酸镁(Mg3B2O6)纳米管.本文则报道了准一维结构的单晶Mg3B2O6纳米带.1实验1.1硼酸镁纳米带的制备首先将晶态B和纳米MgO粉末按1颐1的摩尔比球磨混合.卧式高温炉中间插有一根直径40cm的石英管,称取0.5g混合粉末放入石英舟中,置于石英管的中心热区.通入流量为300耀500mL·min-1的Ar气,Ar气流经装有去离子水的洗气瓶,带入一定的水汽.同时用电加热器加热洗气瓶,温度控制在80益左右.从室温快速(约1h)升温至1100益,反应时间为1.5h.反应结束后在灰色粉末表面得到了白色产物.为了研究温度对反应产物的影响,在其他条件不变的情况下,分别在温度为900、1000和1200益下进行实验.1.2结构表征产物的相结构用X射线衍射仪(Riguku,DMax/2500)分析.采用扫描电镜(SEM,Sirion鄄FSEM)观察
产物的形貌,扫描电镜配有能量色散谱仪(EDS).同时用镊子取少量产物,在无水乙醇中超声10min,将一滴悬浊液滴到覆有碳膜的透射电镜用铜网上,在透射电镜(TEM,JEM鄄200CX)下观察产物的形貌和微观结构.高分辨电镜(HRTEM)观察在Philips鄄CM200电镜上进行.产物的红外光谱用Nicolet
5DX鄄FT傅立叶红外谱仪采集.
2结果与讨论图1a是白色产物的SEM形貌.从图中可以明显看到大量带状纳米结构,部分纳米带呈弯曲形状,这说明合成的纳米带具有良好的塑性,可以承受较大的变形.单根纳米带宽度均匀,边缘规则、清晰.纳米带的宽度在100耀200nm之间,长度可达几十微米.单根纳米带的EDS测试(图1b)表明纳米带的化学组成大约是Mg颐B颐O越1.0颐0.6颐2.0,与Mg3B2O6的化学组成很接近.此外还可以看到有部分颗粒(箭头所示)黏附在纳米带上,我们认为这是产物附带的灰色粉末,下面的XRD分析也证明了这一点.图2是白色产物及灰色粉末的XRD图谱.图2中谱线(a)的衍射峰可以标定为正交晶系的Mg3B2O6
相,点阵参数为a越0.5401nm,b越0.8423nm,c越0.4507nm(JCPDS38鄄1475),此外还有部分三斜晶系的
Mg2B2O5相(JCPDS83鄄0625).灰色粉末的XRD图谱
(谱线b)则表明粉末中只有Mg2B2O5相.所以白色产
物应是Mg3B2O6
,这与EDS成分测试的结果相对应.
TEM的观察与分析也证实,得到的带状纳米结构是Mg3B2O6纳米带.
图1白色产物的SEM照片(a)和单根纳米带的EDS图谱(b)Fig.1SEMimageofwhiteproducts(a)andEDSpatternofanindividualnanobelt(b)
111ActaPhys.鄄Chim.Sin.(WuliHuaxueXuebao),2006Vol.22图3为不同形貌产物的TEM图像和单根纳米带的HRTEM图像.图3(a)中主要是平直的纳米带,其边缘平滑,宽度在100耀200nm,长度达到几十微米.在透射电镜电子束辐照下纳米带的衬度较低,估计其厚度在几十纳米.图3(b)给出了弯曲纳米带的形貌,从纳米带弯折处估测其厚度为50耀100nm,宽厚比为5耀10.在图3(b)中还可以发现有波纹状的衬度出现,这主要是由纳米带弯曲引发的应变所导致的弯曲消光条纹.图3(c)是一些特殊形貌的纳米结构,如边缘呈现之字形的纳米带(图中箭头所示),带有分叉的纳米结构.这种结构在超声制备电镜样品的过程中没有脱落,说明这种结构有很好的稳定性.图3(d)给出了单根Mg3B2O6纳米带的典型HRTEM图像,图中右侧是相应的选区衍射(SAED)([101]晶带轴)花样,左下角插图是放大了的高分辨像.图中条纹的间距约为0.27nm,与Mg3B2O6(121)面间距相当.通过对图3(d)中选区衍射花样的分析,可知纳米带为缺陷较少的单晶结构,其生长的方向近似为[010]方向.图4是白色产物的FT鄄IR光谱.在1387、1024、717和501cm-1处的吸收峰是Mg2B2O5的红外吸收特征峰,而1290、1201、679和609cm-1处的吸收峰是Mg3B2O6的红外吸收特征峰[17],其中Mg2B2O5的吸收峰来自白色产物上附着的颗粒.两者强度的差别主要是由Mg3B2O6和Mg2B2O5的红外活性不同引起的.对于氧化物纳米带的生长机理,目前还不是很明确.Wang等[5]对高温蒸发法制备的ZnO纳米带提出了一个可能的机理,认为在高温下原料被气化后以分子形式存在,然后在低温区沉积到基底上形核.随着反应的继续,被气化的其他分子继续在已获得的晶核上沉积,并首先开始形成具有最低能量的晶面.更多的分子附着在生长前沿的粗糙表面,导致晶面面积的继续扩张.头部的粗糙表面使得新到的原子迅速堆积,快速形成纳米带,经过一定时间后,生长成为长纳米带.电镜观察显示出纳米带的端部为
