【摘 要】
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硼碳氮（BCN）材料由于具有丰富的孔道、可调控的表面、独特的电子结构等特点在能源、环境及化工领域得到了广泛的关注。为充分挖掘利用BCN优异的特性,深入理解BCN的“结构-性能-应用”构效关系,本论文通过复合材料构筑、表面改性、孔结构调控等策略,实现了BCN材料在储能、催化和污染物吸附等领域的高效利用。本论文具体工作主要分为以下三部分:（1）、多孔BCN限域生长氮化钨量子点的设计合成及其作为锂离子电
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硼碳氮（BCN）材料由于具有丰富的孔道、可调控的表面、独特的电子结构等特点在能源、环境及化工领域得到了广泛的关注。为充分挖掘利用BCN优异的特性,深入理解BCN的“结构-性能-应用”构效关系,本论文通过复合材料构筑、表面改性、孔结构调控等策略,实现了BCN材料在储能、催化和污染物吸附等领域的高效利用。本论文具体工作主要分为以下三部分:（1）、多孔BCN限域生长氮化钨量子点的设计合成及其作为锂离子电池负极材料的性能研究。此工作通过前驱体热解法一步将氮化钨量子点限域生长在多孔BCN骨架上,设计合成的WN@BCN-900材料作为锂离子电池负极表现出了卓越的倍率性能和循环稳定性。该负极材料在电流密度为0.1和4 A g-1的条件下,可逆容量分别为683.4和366.9 m Ah g-1。同时,在1 A g-1的电流密度下循环500圈后仅损失了2.7%的容量。这种优异的性能可以归因于高度分散的氮化钨量子点,它为锂离子提供了一个高活性的表面,并显著缩短了电荷传递的路径。此外,多孔的BCN骨架促进了电解质的转移,并与氮化钨量子点提供了强的结合作用,以缓解体积膨胀和粒子团聚的问题。（2）、BCN作为Knoevenagel缩合反应高效非金属催化剂的研究。此工作通过简单溶剂热法合成了BCN纳米片材料,在温和的反应条件下,该BCN纳米片对苯甲醛与丙二腈的Knoevenagel缩合反应具有较高的催化活性。BCN的催化转化率为81.9%,是六方氮化硼（h-BN）的1.8倍,是C3N4的27倍。此外,BCN催化剂具有易于分离和循环使用的特点,且在循环使用过程中无明显失活现象。实验结果结合第一性原理计算表明,材料边缘的O是活性位点,反应遵循解离吸附机理,C原子的掺杂对中间体的脱附起着至关重要的促进作用。（3）、通过前驱体热解法制备了高比表面积的BCN材料,并通过C含量、表面官能团的调变实现其高性能污染物吸附应用。研究发现相对于BN材料,含碳的BCN具有更为丰富的微孔结构及更多的表面氧含量,从而展现出更为优异的甲苯吸附性能。同时我们采用氨气刻蚀,可以实现BCN中C含量的可控选择去除。适宜的C含量可以有效减小BCN的禁带宽度,从而赋予BCN光催化特性,由此我们成功将BCN同时作为吸附材料及光催化材料应用于水污染治理,实现四环素的高效去除。
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