“碳氮微納米線研究”獲得新成果

富氮碳氮微納米線的氣相方法合成。

碳氮材料具有較低的密度、良好的化學惰性和生物兼容性。理論預測還表明β-C3N4等碳氮晶體可能具有與金剛石相媲美的高硬度。然而由于氮元素具有很高的化學穩定性，在高溫條件下通常以氮氣的形式溢出。因此在以往報道的碳－氮體系材料中，氮含量通常偏低。

國家納米科學中心孫連峰研究領導的研究小組、褚衛國副研究員與物理所解思深院士、燕山大學田永君教授合作，在高含氮量的碳氮一維微納米結構的制備方面獲得了重要進展。他們利用分步裂解三聚氰胺的方法，獲得了熱穩定性高于700℃的碳氮材料，其中氮含量約為碳含量的1.5倍。利用這種產物作為原料，采用熱蒸發CVD的方法實現了碳氮微納米線的大批量制備。通過調節反應室內碳氮的氣相分壓，可以在較大范圍內（100 nm～10μm）調節碳氮纖維／納米線的直徑。成分分析結果表明產物中的氮原子比含量超過55％。通過一系列實驗后，他們提出：由于前驅物具有較高的熱穩定性，在熱蒸發過程中由碳氮原子組成的雜苯環（C3N3）及其衍生結構并沒有被破壞，而是作為基本的結構單元在溫度和載氣氣流合適的位置沉積并生長成一維結構，從而保證了產物的高含氮量。

該項研究成果為碳氮低維材料的大規模合成及應用奠定了基礎。該部分結果網絡版已經在2008年4月9號的《先進材料》（Advanced Materials）上發表。

該研究得到了國家自然科學基金委員會、科技部和中國科學院“百人計劃”項目的資助。