Exfoliation contrôlée de l'azoture de bore en nanosheets de quelques couches

L'exfoliation contrôlée de l'azoture de bore hexagonal (h-BN) en nanosheets monomoléculaires ou de quelques couches reste un grand défi et devient le goulet d'étranglement des études et applications essentielles de h-BN. Ici, nous présentons une stratégie efficace pour la synthèse évolutive de nanosheets h-BN à quelques couches (BNNS) en utilisant une nouvelle exfoliation gazeuse de h-BN en vrac dans du N2 liquide (L-N2). L'essence de cette stratégie réside dans la combinaison d'une expansion déclenchée par une haute température du h-BN en vrac et de la gazéification cryogénique de L-N2 pour exfolier le h-BN. Les BNNS produits après dix cycles (BNNS-10) consistaient principalement en moins de cinq couches atomiques avec un rendement massique élevé de 16-20 %. Les isothermes d'adsorption et de désorption de N2 montrent que le BNNS-10 affichait une surface spécifique bien plus élevée de 278 m(2) g(-1) que celle du BN en vrac (10 m(2) g(-1)). Grâce à l'investigation des intermédiaires exfoliés combinée à un calcul théorique, nous avons découvert que la grande variation de température initie l'expansion et le curling du h-BN en vrac. Par la suite, le L-N2 pénètre dans les intercalaires de h-BN le long du bord enroulé, suivi d'une gazéification drastique immédiate de L-N2, exfoliant davantage le h-BN. Cette nouvelle exfoliation gazeuse de BNNS à haute surface spécifique non seulement ouvre des opportunités potentielles pour de larges applications, mais peut également être étendue pour produire d'autres matériaux en couches avec des rendements élevés.