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本文主要开展了BN纳米管的合成与表征、BN富勒烯及纳米管的理论模拟两个方面的研究，得到以下结果：
1.采用溶液法合成的Fe-B纳米非晶为催化剂，以NH3/N2(4mol％NH3)为原料气，用化学气相沉积(CVD)法在1100℃制得了BN纳米管。透射电子显微镜(TEM)表征结果表明，所得BN纳米管直径约20nm，长度可达几个微米。BN纳米管的X射线能量色散谱(EDS)表明，BN纳米管中B和N的原子比约为1：1。BN纳米管的生长遵循vapor-liquid-solid(VLS)机理，但是同传统的VLS机理不同的是，FeB非晶催化剂不但作为催化剂——自气态向固态一维纳米管或线传输N的介质，还为BN纳米管的形成提供了B源。
2.采用从头算HartreeFock(HF)方法研究了BN富勒烯的结构和稳定性，结果表明，同碳富勒烯体系不同，稳定的BN富勒烯结构由四元环和六元环构成。BN富勒烯结构的动力学稳定性随其分子大小和结构的变化很小。对于富勒烯结构(BN)n，总的热力学稳定性趋势是随着直径的增大其热力学稳定性增高，但其单位(BN)能量曲线不是单一的下降趋势，存在具有特殊稳定性的极小点，对应具有八面体对称性的T(h,k)-BN富勒烯，其分子式为(BN)4(h2+kh+k2)。八面体对称性在这种特殊稳定性中起重要作用。
3.采用HF方法研究了BN纳米管的结构和能量。结果表明，小管径(直径小于0.95nm)BN纳米管的热力学稳定性主要受其管径的影响，管径愈大，其管结构张力带米的应变能愈小，能量愈低。同大管径的BN纳米管不同，小管径的BN纳米管的能带宽度、因而其电子输运性能受其手性特征的影响。手性特征对BN纳米管偶极矩也有影响：armchair型BN纳米管偶极矩为0；有限长的zigzag型BN纳米管偶极矩不为0，其方向沿着纳米管轴向；chiral型BN纳米管的偶极矩介于两者之间。
4.由于稳定的小直径BN纳米管可能对应于稳定的小分子富勒烯结构，小管径BN纳米管的合成有可能存在手性特征取向，具有八面体对称性和特殊稳定性的T(h,k)-BN富勒烯(BN)4(h2+kh+k2)所对应的纳米管结构(3h,3k)有利于被合成。研究表明，有望稳定存在的最细BN纳米管是与T(1，1)-BN富勒烯B12N12[4，6]对应的armchair(3，3)纳米管，由HF/3-21G计算预测的直径为0.421nm。同已被合成的zigzag(6，0)BN纳米管相比，armchair(3，3)BN纳米管具有相近的热力学稳定性和更好的动力学稳定性，其相应的富勒烯B12N12[4，6]与zigzag(6，0)对应的富勒烯B16N16[4，6]也具有相近的热力学和动力学稳定性。这两种富勒烯是迄今实验观察到的最小富勒烯结构。据此我们预言：直径为0.4nm的armchair(3，3)纳米管是有望被合成的最细的BN纳米管。
5.采用HF/6-31G方法研究了armchair(3，3)BN纳米管的形成与生长机理。计算结果表明，在高温条件下，B12N12[4，6]能够同B2H6和NH3反应形成armchair(3，3)BN纳米管结构。富勒烯B12N12[4，6]的四元环能被B2H6和NH3打开，反应活化能为9.45kcal/mol和25.77kcal/mol。开环后的富勒烯结构进一步引入N和B原子的时候需要较高的活化能，分别为58.78和45.16kcal/mol。六元环的形成步骤为反应速率决定步骤，反应活化能为68.48kcal/mol。
BN纳米管结构可由B2H6和NH3不断引入B和N而继续生长，同B2H6反应引入B原子的活化能约45kcal/mol，同NH3反应引入N原子的活化能约56kcal/mol。六元环的形成步骤为反应速率决定步骤，反应活化能为59kcal/mol。
在BN纳米管的形成过程中，纳米管可能会闭口。armchair(3，3)BN纳米管脱去3个H2分子闭口为B12N12[4，6]结构型闭合端帽结构的反应具有很大的活化能，分别为109.12，96.66和70.52kcal/mol，所形成的闭口纳米管不如开口纳米管稳定。因此，armchair(3，3)BN纳米管的生长反应要比闭口反应更加有利。同时，闭口的纳米管能够同H2，B2H6和NH3反应转化为可继续生长的开口纳米管。所以，armchair(3，3)BN纳米管能在B2H6和NH3气氛中持续生长。