气凝胶，作为世界上最轻的固体，已入选吉尼斯世界纪录。气凝胶材料经过80多年的发展，已经逐渐从实验室的研发阶段步入工业化应用阶段，以其自身优异的性能，在航空航天、隔热保温、催化等领域有着广泛的应用。随着气凝胶生产技术与制造设备的不断提高，生产成本逐渐降低，气凝胶将迎来更广阔的市场前景及应用于更多的领域。气凝胶材料成为了21世纪不可或缺的，最具有发展前景的材料之一。

数据来源：前瞻产业研究院

气凝胶

表1常见气凝胶的种类及特点

其中，相比于石墨烯气凝胶，氮化硼气凝胶拥有更好的绝缘性、抗氧化性、热稳定性和化学稳定性；相较于二氧化硅气凝胶，氮化硼气凝胶具有更加牢固的性质。因此它在气体吸附、催化、污水净化、导热/隔热等领域极具应用前景。

一、一、氮化硼气凝胶

氮化硼气凝胶是一类以固体为骨架、气体为分散介质的，具有三维多孔网络结构的新型纳米材料，展现出高比表面积、高孔隙率、低密度等优异的性能。

六方氮化硼分子结构示意图

二、氮化硼气凝胶的制备方法

氮化硼气凝胶制备方法的研究也方兴未艾，现主要发展成模板法、低维BN组装法及无模板法等合成策略。BN气凝胶的制备方法如下：

表2  BN气凝胶的制备方法

二、三、氮化硼气凝胶的应用

氮化硼凝胶材料基于BN自身的性能优势以及多孔气凝胶的结构特点，使BN气凝胶具有高比表面积、良好的抗氧化性和化学稳定性，从而在气体吸附、催化、污水净化、导热/隔热等诸多领域有更为广泛的应用前景。

氮化硼气凝胶的应用

（1）储氢

氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源，引起了人们的高度重视，而氢能的储运则是氢能应用的关键。研究表面，H分子在 BN表面的结合能比在碳上的结合能高40%，因此 BN气凝胶有望用作储氢材料。

（2）催化

BN良好的化学稳定性和抗氧化性使其在高温和氧化条件下表现出优于传统催化剂载体的性能。此外，BN气凝胶的多孔网状结构有利于反应物的扩散，超高的比表面积可以最大程度地负载金属活性组分，进而提高催化性能。如：甲醇燃料电池被认为是很有前途的“绿色”便携式发电机，但它们的进一步发展很大程度上受限于目前Pt基阳极催化剂的高成本和低催化活性。因此，BN气凝胶的研发有助于甲醇燃料电池进入发展快车道，推动工业化生产。

（3）污水净化

气凝胶材料独特的网络结构和较大的比表面，使其能够在环境治理领域当作吸附材料使用。BN气凝胶中微小而均匀分布的孔隙不仅赋予BN气凝胶超高的比表面积，使吸附位点充分暴露，而且有效减小了被吸附物由气凝胶表面进入内部的阻力，更有利于吸附过程的持续进行。此外， BN气凝胶良好的疏水亲油性保证了吸附水中有机溶剂的能力，并呈现出经济和高效的特点。

（4）导热与隔热

BN与其他材料复合后，由于自身的高热导率，可大幅度提高复合材料的导热性能；另外，通过结构设计， BN气凝胶因独特的纳米多孔网络结构而具有高孔隙率、高比表面积、低密度及低热导率等性质，也是一种理想的隔热材料。石墨烯气凝胶是一种很有潜力的导热材料，但其高孔隙率、低密度和各向同性的结构阻碍了其热导率的进一步提高。

总结

迄今为止，已经建立了各种用于BN功能化的后合成方法，然而，这些策略的范围和效率仍然很少令人满意。另外，如何精准控制BN气凝胶的孔结构，包括孔径尺寸和孔隙率，仍然是一个挑战。除了发展合成方法，设计精确的分析技术表征BN纳米结构也是至关重要的，因为B、C和N原子通常在显微成像下显示出接近的原子尺寸和对比度，难以直接分辨，精确的分析技术有助于测定BN表面的功能化位置，形成的键的几何形状和性质，为BN功能化研究提供有价值的信息。

BN气凝胶的开发充满了机遇与挑战，未来应着力于开发更有效和更经济的BN气凝胶合成和功能化策略，使其满足未来高性能生物、热防护、电化学等装置的应用需求，推动气凝胶的工业生产，满足人类的生活需求。我们相信随着制备手段和设备的发展，BN气凝胶将呈现出更为广阔的应用前景。

参考文献

1、氮化硼纳米片及其凝胶材料的研究进展 付钦瑞（汕头大学）

2、氮化硼气凝胶的制备及其应用进展  柳凤琦，冯坚等 （国防科技大学）

3、国外气凝胶材料研究进展 江洪，王春晓 （中国科学院武汉文献情报中心）

作者：晴天