硼碳氮(BCN)是一种新型的无机合成材料,具有与氮化硼(BN)相似的立方和六方结构。其中六方BCN的性质介于石墨和六方BN之间,可通过结构和化学成分的控制有效地调节带隙的宽度和相应的理化性能,被广泛地应用于电子器件、催化剂以及超级电容器的储能材料。近年来,各类水质污染问题日益恶化,严重威胁到生态安全和人类的生命健康。利用化学和物理方法有效地去除水中的污染物成为近年来研究的热点。在现有的各种去污技术中,吸附技术因简单、经济、高效而被广泛应用。开发稳定、高效、经济的吸附剂,是发展和改善吸附技术的关键。理想的吸附剂应具备高的比表面积、良好的化学稳定性、快速吸附和易于制备、再生的能力。与传统的吸附材料相比,BCN材料具有原料易得、制备简单、结构稳定等优势,且可调的电子结构为污染物吸附后的进一步降解提供了可能,是一种极有应用潜力的吸附剂。然而传统方法制备得到的BCN材料多为块状、片状或粉状,比表面积低、不易操作和回收,制约了其在吸附领域的应用。本论文结合静电纺丝和先驱体转化技术制备了具有大比表面积、丰富的吸附活性位点的BCN纳米纤维,系统研究了制备工艺、物质结构和材料性能之间的关系,实现了BCN纳米纤维的可控制备,并将所得的BCN纳米纤维作为吸附剂,系统研究了其对各类有机染料的吸附能力。结果表明,该材料对有机染料具有快速、高效的吸附性能,且能够循环再生。主要研究内容和关键研究结果如下:利用氨硼烷(AB)改性商业化的聚丙烯腈(PAN),通过静电纺丝技术制备了BCN先驱体纤维。系统研究了纺丝工艺对先驱体纤维直径、形貌和纺丝稳定性的影响。结果表明,纺丝液浓度、改性剂比例、纺丝温湿度对纺丝的稳定性有较大的影响;而静电场强、针头与接收板之间的距离以及出样速率对先驱体纤维直径、形貌影响较大。在纺丝液浓度为10%,改性剂比例为PAN/AB=5:1,静电场强15 KV、针头与接收板之间的距离10 cm以及出样速率1 m L/h时,可稳定获得表面光滑、直径均匀、连续性高的BCN先驱体纤维。采用先驱体热解工艺,在分阶段裂解气氛保护下对BCN先驱体纤维进行热解处理,成功制备了BCN纳米纤维。系统研究了热解工艺对纤维组成结构的影响。结果表明,采用此方法制备的BCN纳米纤维直径约为50-90 nm;原料配比对最终产品的结构影响不大;适量的增加氨气流量,有利于N的引入,促进了氮化硼的生成,调节了纤维中B、C、N的元素组成。随着热解温度升高,纤维无机化程度增加,但热解温度大于1000℃后,纤维会发生分解,导致结晶程度和比表面积降低。当原料配比为PAN/AB=5:1、煅烧温度为1000℃时,所得纤维BCN-1000结晶度最好,比表面积最大且具有丰富的微孔,适合用作吸附剂。以BCN-1000作为吸附剂,氨基黑10B(AB-10B)为吸附对象,考察了吸附剂投加量、染料初始浓度等因素对其吸附能力的影响。结果表明,BCN纳米纤维能在10 min内吸附70%的AB-10B,并在60 min内达到吸附平衡,理论吸附量达625 mg/g,是目前报道的AB-10B吸附剂中吸附速度最快的。以阴离子染料甲基橙(Mo)、刚果红(CR)和阳离子罗丹明(Rh B)、亚甲基蓝(MB)染料为对象,检验了BCN纳米纤维作为吸附剂的普遍适用性。结果表明,BCN纳米纤维对上述有机染料都有良好的吸附性能,其吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。吸附剂再生实验证明,BCN纳米纤维具有良好的循环再生性能。因此,本课题制备的BCN纳米纤维是一种结构稳定、性能优良的吸附材料,在有机污染物的吸附方面具有很强的应用潜力。