“碳氮微纳米线研究”获得新成果

富氮碳氮微纳米线的气相方法合成。

碳氮材料具有较低的密度、良好的化学惰性和生物兼容性。理论预测还表明β-C3N4等碳氮晶体可能具有与金刚石相媲美的高硬度。然而由于氮元素具有很高的化学稳定性，在高温条件下通常以氮气的形式溢出。因此在以往报道的碳－氮体系材料中，氮含量通常偏低。

国家纳米科学中心孙连峰研究领导的研究小组、褚卫国副研究员与物理所解思深院士、燕山大学田永君教授合作，在高含氮量的碳氮一维微纳米结构的制备方面获得了重要进展。他们利用分步裂解三聚氰胺的方法，获得了热稳定性高于700℃的碳氮材料，其中氮含量约为碳含量的1.5倍。利用这种产物作为原料，采用热蒸发CVD的方法实现了碳氮微纳米线的大批量制备。通过调节反应室内碳氮的气相分压，可以在较大范围内（100 nm～10μm）调节碳氮纤维／纳米线的直径。成分分析结果表明产物中的氮原子比含量超过55％。通过一系列实验后，他们提出：由于前驱物具有较高的热稳定性，在热蒸发过程中由碳氮原子组成的杂苯环（C3N3）及其衍生结构并没有被破坏，而是作为基本的结构单元在温度和载气气流合适的位置沉积并生长成一维结构，从而保证了产物的高含氮量。

该项研究成果为碳氮低维材料的大规模合成及应用奠定了基础。该部分结果网络版已经在2008年4月9号的《先进材料》（Advanced Materials）上发表。

该研究得到了国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院“百人计划”项目的资助。