多孔氮化硼的制作方法

本发明涉及用于制造多孔氮化硼材料的方法、多孔氮化硼材料本身以及用于分离液体和气体的混合物的方法。本发明在具有可调节的孔隙率特性的氮化硼材料的生产中具有特殊但非排他性的应用。
背景技术：
：多孔材料具有多种应用，包括气体存储、水和空气处理；气体和液体的分离、药物递送、催化等。适用于给定应用的材料的特性，特别是孔隙率特性(例如表面积、孔体积等)通常是特定于该应用的。用于给定应用的多孔材料所需的性质是本领域技术人员众所周知的。希望能够可靠地生产具有可调(即选择性可调)孔隙率特性的材料。氮化硼基多孔材料(例如非晶和/或乱层材料)具有许多有用的特性，包括高耐化学性、导热性和机械抗性，使得这些材料成为各种应用的理想选择。氮化硼可以通过在惰性气氛如氮气(n2)或氨/氢(nh3/h2)或氮/氢n2/h2混合物中在热降解反应中通过加热含氮前体和含硼前体的混合物来制备。用于生产多孔氮化硼材料的现有方法包括使用模板化方法。举例来说，多孔沸石模板可以用丙烯渗透以形成结合到沸石结构上的所谓碳质复制品(carbonaceousreplica)。然后可以使用氢氟酸溶解沸石模板。然后可以将碳质复制品用聚硼氮烯浸渍，然后热解形成氮化硼材料。通常，此后采用洗涤和其他处理步骤除去尽可能多的碳质材料。但是，现有方法可能会产生具有大量杂质(例如碳基杂质)的多孔氮化硼材料。当材料暴露于高温下时，材料中的碳基杂质可能会热降解，从而在材料中产生弱点(例如结构弱点)，从而损害该材料适当的功能。另外，现有方法经常依赖于使用昂贵的试剂和/或起始材料。此外，模板化方法可以提供对氮化硼材料(即具有选择性可调节的孔隙率特性的材料)中的孔结构的有限控制，和/或通常可以被单峰孔径分布所限制。期望提供一种改进的生产技术和/或改进的多孔氮化硼材料，和/或另外期望消除和/或减轻不论在本文提出或另外提出的已知的生产技术和/或多孔氮化硼材料的一个或多个缺点。技术实现要素：根据本发明的第一方面，提供了一种生产多孔氮化硼材料(任选非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)的方法，该方法包括：提供包含第一含氮化合物(任选有机化合物)、第二含氮化合物(任选有机化合物)和含硼化合物的混合物；和加热混合物引起混合物热降解并形成非晶多孔氮化硼材料。根据本发明的第二方面，提供了一种可通过根据第一方面的方法获得的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)。根据本发明的第三方面，提供了一种分离气体混合物的方法，该方法包括：将包含第一气态组分和第二气态组分的混合物暴露于根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)。根据本发明的第四方面，提供了根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)在分离包含第一气体组分和第二气体组分的混合物中的用途。根据本发明的第五方面，提供了一种分离第一液体组分和第二液体组分的混合物的方法，该方法包括：将包含第一液体组分和第二液体组分的混合物暴露于根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)。根据本发明的第六方面，提供了根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)在分离包含第一液体组分和第二液体组分的混合物的用途。附图说明现在将参考所附的实施例和附图，仅以举例的方式进一步描述本发明，其中：图1和图2示出了热降解分析的结果。图3示出了在高温气流下的氧化研究的结果。图4和图5示出了氮等温线分析的结果。图6和图7示出了孔体积分析的结果。图8示出了低压(约100kpa；约1bar)和低温气体吸附分析的结果。图9示出了各种温度下高压(约2000kpa；约20bar)气体吸附分析的结果。图10示出了表面元素(xps)分析的结果。图11和图12示出了x射线粉末衍射(xrd)分析的结果。图13和图14示出了傅里叶变换红外光谱(ftir)的结果。图15和图16示出了透射电子显微镜(tem)分析的结果。图17示出了表面积分析的结果。图18和图19示出了氮等温线分析的结果。图20示出了表面元素(xps)分析的结果。图21示出了氮等温线分析的结果；和图22示出了傅里叶变换红外光谱(ftir)的结果。定义术语“非晶材料”(例如，非晶多孔氮化硼材料)可以理解为具有显著非晶特征的材料。这样的材料不具有长程的结晶次序(即，材料的整体性质基本上是非结晶的)，尽管该材料的一部分可以以结晶形式存在(即，短程次序可以存在)。结晶度可以使用x射线衍射来评估，宽峰和/或低强度表示比窄峰和/或高强度更低或更差的结晶度。术语“乱层材料”(例如，乱层多孔氮化硼材料)可以理解为具有部分结晶特征的材料，其中结晶结构的平面(例如基面)是未对齐的。透射电子显微镜(tem)扫描的目视检查可用于将非晶和/或乱层多孔氮化硼材料与结晶材料(例如结晶纳米片)区分开。在tem分析中，非晶多孔材料类似于海绵(密度稀疏且有许多开孔的材料)，而结晶材料可能类似于光滑的板状结构。可供选择地或另外地，可以使用选择的面积衍射来确认该材料是非晶的和/或乱层的。结晶度(crystallinity)的概念对于本领域技术人员来说是众所周知的，术语“非晶的(amorphous)”和“乱层的(turbostratic)”的含义也是如此。术语“含氮有机化合物”是指在其分子结构中包含至少一个氮原子和至少一个碳原子的化合物。“含硼化合物”涉及在其分子结构中包含至少一个硼原子的化合物。术语“热降解”可以理解为是指化合物在暴露于热时分解成在冷却时不重新结合的组分。热降解可能通过多种途径发生，例如热解、氧化等。术语“室温”可以理解为是指约20℃。术语“中孔”是指直径在约2nm至50nm之间的孔。术语“微孔”是指直径小于约2nm的孔。具体实施方式根据本发明的第一方面，提供了一种生产多孔氮化硼材料(任选非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)的方法，该方法包括：提供包含第一含氮化合物(任选有机化合物)、第二含氮化合物(任选有机化合物)和含硼化合物的混合物；和加热混合物引起混合物热降解并形成多孔氮化硼材料。在某些情况下，第一含氮化合物和/或第二含氮化合物在本文中统称为“氮前体”。在某些情况下，含硼化合物与氮前体一起在本文中统称为“前体”。在本发明的方法中，将混合物(任选在氮气下)加热，使得前体热降解，形成氮化硼并释放出气态副产物。本发明的第一方面的方法可用于生产在孔隙率方面具有有用性质的多孔氮化硼材料。特别地，已经出乎意料地发现，基于混合物中的化合物，在材料中形成的孔的类型和程度是可调节的(即选择性地可调节的)。不受理论的束缚，可以理解的是，所述加热形成氮化硼材料并引起气体的释放，这些气体在氮化硼材料中产生孔隙。第一含氮化合物和第二含氮化合物的存在使得能够在所述加热期间在不同的点发生热降解以及伴随的气体释放(例如，第一含氮化合物可以在比第二含氮化合物更低的温度下降解)，从而影响氮化硼材料中的孔隙率。通过本发明的方法生产的材料可以具有迄今为止尚未实现的孔隙率特性。特别地，本发明的材料在总孔体积、微孔体积和/或中孔体积水平方面可以具有新颖的特征。本发明的方法不依赖于模板的使用。结果，与使用这种模板的已知方法相比，本发明可以提供用于生产多孔氮化硼材料的更直接和/或更经济的技术。另外，由于不需要使用模板，因此该方法可用于生产基本上不含碳杂质的多孔氮化硼材料。因此，在一些实施方式中，该方法不涉及模板，例如混合物中可能没有模板。混合物中可能没有多孔模板(例如陶瓷模板，例如沸石)。混合物中可能没有用一种或多种含硼化合物和/或一种或多种含氮有机化合物浸渍的多孔模板(硼和氮可被包含在同一化合物内，例如聚合化合物，例如聚硼氮烷(polyborazylene))。混合物可以基本上由前体组成。如本文所用，本文所用的短语“基本上由…组成”用于表示存在指定组分，并且可以存在一种或多种特定的另外的组分，只要那些其他组分不会对指定组分的基本特性产生实质性影响即可。例如，当应用于包含前体的混合物时，应理解该混合物的“基本特性”是为形成多孔氮化硼材料提供前体。如果混合物“基本上由这种前体组成”，那么混合物不应包含可能对这种形成有不利影响的其他组分。如果本发明的方法用于形成基本上不含碳杂质的材料，并且在该方法中混合物基本上由前体组成，则混合物不应包含可以产生不会基本上不含碳杂质的材料的其他组分，例如如上定义的模板。适当地，术语“基本上由…组成”可以被解释为使得对象主要由指定的一种或多种组分(即存在大部分的该组分)组成。适当地，对象包含大于或等于约85％的指定组分，例如大于或等于约90％的指定组分，例如大于或等于约95％的指定组分，例如大于或等于约98％的指定组分，例如大于或等于约99％的指定组分，例如约100％的指定组分(即对象由指定组分组成)。在一种实施方式中，氮前体和/或含硼化合物不是聚合物。在一种实施方式中，每个氮前体和/或含硼化合物各自的分子量各自小于500，例如小于250，例如小于150。多孔氮化硼材料可以是非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料。第一含氮化合物和第二含氮化合物中的至少一种可以是含氮有机化合物。第一含氮化合物和第二含氮化合物都可以是含氮有机化合物。可以选择前体，使得它们一起热降解以形成氮化硼并释放气态副产物。混合物中的第一含氮化合物和第二含氮化合物和含硼化合物的每种可以由氮原子、碳原子、硼原子、氢原子和其他由于所述加热而形成气态产物的元素组成。存在于前体中的所有硼原子和氮原子可以结合到多孔氮化硼材料中，或者随着所述加热而作为气体放出，并且任何非硼原子和非氮原子都可以作为气体放出。在本文中应理解，未结合到材料中的原子可与其他物质反应并随后形成气态产物。举例来说，存在于第一含氮化合物和/或第二含氮化合物和/或含硼化合物中的碳原子可与氧反应(例如环境氧或来自混合物中前体的氧)，然后形成气态二氧化碳。气态产物可以选自一氧化碳、二氧化碳、一氧化二氮、水、氮、氨和异氰酸(hnco)。应当理解，以这种方式选择前体可以产生基本上由硼原子、氮原子和任选氧原子组成的多孔氮化硼材料，这意味着该材料中不存在杂质(即非硼、非氮和任选非氧的原子)(因为其他原子以气态形式释放出来)。因此，这样的实施例可以提供不需要清洗材料以去除杂质的优点，从而提供了更直接和/或更经济的方法。某些杂质在任何情况下都无法通过洗涤除去。结果，将认识到，以这种方式选择前体可以产生比迄今已知的或用本领域已知的技术可获得的更纯净的材料。第一含氮化合物和第二含氮化合物应理解为定义不同的组分(即不同的化学实体)。本发明的方法可以用容易和/或廉价获得的前体进行。因此，与现有方法相比，该方法可以呈现出成本有效和/或经济的方式。混合物中的第一含氮化合物和第二含氮化合物的每种可以由氮原子、硼原子、碳原子、氧原子和/或氢原子组成；任选地，由氮原子、碳原子、氧原子和/或氢原子组成。由此，将认识到，第一含氮化合物和第二含氮化合物必须至少由氮原子组成，并且还可以由碳原子、硼原子和/或氢原子组成。第一含氮化合物和/或第二含氮化合物的每种可以包含一个或多个氨基。第一含氮化合物和第二含氮化合物可以独立地选自尿素(co(nh2)2)，三聚氰胺(1,3,5-三嗪-2,4,6-三胺)和缩二脲(2-亚氨基二碳二酰胺)，双氰胺(nh2c(nh)nhcn)。第一含氮化合物和第二含氮化合物可以独立地选自尿素、三聚氰胺和缩二脲。在一种实施方式中，第一含氮化合物是尿素，第二含氮化合物是缩二脲或三聚氰胺，任选地其中第二含氮化合物是缩二脲。混合物中的含硼化合物可以由氮原子、硼原子、碳原子、氧原子和/或氢原子组成；任选地，由氮原子、硼原子、氧原子和/或氢原子组成；任选地，由硼原子、氧原子和/或氢原子组成。含硼化合物可选自硼酸(boh3)、三氧化二硼(b2o3)和氨硼烷(胺基三氢化硼/胺基硼烷，bh3nh3)。在一种实施方式中，含硼化合物是硼酸。可通过将含硼化合物与氮前体中的一种或两种的溶液(例如水溶液)混合(例如在氮前体中的一种或两种的溶液(例如水溶液)中溶解)，然后蒸发以除去液体从而得到混合物。任选地，所述蒸发通过在高于室温(例如高于约50℃，比如约85℃)的温度下加热来进行。任选地，该溶液是三聚氰胺溶液。前体可以各自是固体，并且可以通过物理混合(例如研磨)固体前体来提供混合物。第一含氮化合物的热降解温度可以低于第二含氮化合物的热降解温度。任选地，第一含氮化合物的热降解温度比第二含氮化合物的热降解温度低至少约10℃，任选地低至少约20℃，任选地至少低约30℃，任选地低至少约40℃，任选地至少低约50℃；任选低至少约70℃，任选低至少约90℃，任选低至少约110℃，任选低至少约130℃，任选低至少约150℃。不希望受到理论的束缚，据信材料的孔隙率可能受各种前体的降解温度差异的影响。可以参考本发明的一种实施方式来理解，其中第一含氮化合物是尿素(降解温度约150℃)，第二含氮化合物是缩二脲(降解温度约190℃)。特别地，可以理解，在所述加热至相对较低的温度(约150℃)期间，尿素将开始降解，而在相对较高的温度(约190℃)下，缩二脲开始降解。在降解期间，可能释放出可能与含硼化合物(和/或其热降解产物)反应的气态产物(例如氨)而形成氮化硼。可供选择地或另外地，气体可以被释放并且影响氮化硼材料中的孔隙率。作为参考，三聚氰胺的降解温度约为260℃。选择特定的第一含氮化合物和第二含氮化合物和含硼化合物可以产生具有所需总孔体积、中孔体积(直径在约2至50nm之间)和/或微孔体积(直径小于约2nm)的材料。在所述加热期间，所述加热处于或高于足以在所述加热期间引起元素碳氧化的温度。将理解的是，元素碳被氧化的确切温度将取决于环境条件(例如，方法/反应进行的系统的压力)。加热可以在单质碳的氧化温度或该温度以上进行(例如，在约100kpa；1bar的标准压力下的氧化温度)。在氮化硼材料中具有碳基杂质可能是不希望的。举例来说，如果打算将氮化硼材料用于高温应用，则可能导致材料中的碳基杂质在加热时热分解(例如氧化)，从而在材料中产生弱点(例如结构弱点)。在以上段落的温度或该温度以上(或以下讨论的温度)加热可能对去除这类杂质和改善此问题很有帮助。所述加热可以低于氮化硼的结晶温度。如本领域中众所周知的，加热材料可以使材料经历转变，使得所得材料变得更加结晶化(相对于起始材料)。加热到氮化硼的结晶温度或更高的温度可能会对材料的孔隙率产生负面影响。所述加热可以达到至少约600℃，例如至少约800℃。所述加热可以低于约2000℃。所述加热可以在约800℃至约1200℃之间，任选地在约1000℃至约1750℃之间，任选地在约1000℃至约1600℃之间，任选地在约1000℃至约1500℃之间，任选地在约1000℃至约1100℃之间，或在约1050℃至约1500℃之间。在一种实施方式中，所述加热达到约1050℃。所述加热可以通过以每分钟约1至20℃；任选地每分钟约1至10℃；任选地每分钟约2至8℃的速率升高混合物的温度来实现。所述加热可以通过以每分钟约2.5℃、或约5℃、或约10℃、或约15℃的速率升高混合物的温度来实现。所述加热可以通过使混合物的温度从室温升高来实现。所述加热可以持续至少约90分钟；任选地至少约120分钟；任选地至少约180分钟；任选地至少约210分钟；任选地至少约240分钟。所述加热可以保持长达约480分钟；任选地，长达约420分钟；任选地，长达约360分钟；任选地，长达约300分钟。在涉及升温的实施方式中，在所述升温完成并且混合物的温度已经达到期望水平之后，可以将所述加热保持上述时间。多孔材料所需的孔特性可以根据设想的应用而不同。例如，在气体分离中，可能希望具有特定尺寸的孔(例如高度微孔材料)，以能够选择性地吸附一种气体，而不吸附另一种气体。其他应用可能需要不同的孔隙率特性。在一些实施方式中，选择混合物中化合物(前体)的相对摩尔比可以产生具有期望的总孔体积、中孔体积(直径在约2至50nm之间)和/或微孔体积(直径小于约2nm)的材料。混合物中的所述第一含氮化合物与所述第二含氮化合物的摩尔比可以为约1:25至约25:1；任选地为约1:20至约20:1；任选地为约1:15至约15:1；任选地为约1:10至约10:1。混合物中所述第一含氮化合物与所述含硼化合物的摩尔比可以为至少约1:1；任选地为至少约2:1；任选地为约3:1；任选地为约4:1；任选地为至少约5:1；和/或其中所述第二含氮化合物与所述含硼化合物的摩尔比为至少约0.1:1；任选地为至少约0.25:1；任选地为至少约0.5:1；任选地为至少约1:1；任选地为至少约2:1；任选地为至少约3:1；任选地为至少约4:1；任选地为至少约8:1；任选地为至少约10:1。出乎意料地发现，通过调节前体的摩尔比，可以在通过本发明的方法生产的材料中获得期望的孔隙率特性(即可以“协调”或选择性地调节所生产的材料的孔隙率特性)。特别地，选择前体的摩尔比可以产生具有期望的和/或预定的总孔体积、微孔体积和/或中孔体积水平的材料。可以选择以下组分的摩尔比来提供多孔氮化硼材料中的预定的总孔体积和/或微孔体积和/或中孔体积：·混合物中的所述第一含氮化合物与所述第二含氮化合物的摩尔比；和/或·混合物中的所述第一含氮化合物与所述含硼化合物的摩尔比；和/或·所述第二含氮化合物与所述含硼化合物的摩尔比。所述加热可以在基本上惰性的气氛下进行，任选地在氨(nh3)气氛、氢气(h2)气氛和/或氮气(n2)气氛下进行，任选在氨/氮(nh3/n2)混合气氛下或在氢/氮(h2/n2)混合气氛下进行。根据本发明的第二方面，提供了一种可通过根据第一方面的方法获得的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)。多孔氮化硼材料可以基本上不含碳。如本文所用，“基本上不含碳”可以指包含少于或等于约5％的碳的材料(例如基于材料中原子总数的原子百分比；或基于碳的总重量的重量百分比)，例如包含小于或等于约2％的碳的材料，例如包含小于或等于约1％的碳的材料，例如包含小于或等于约0.5％的碳的材料，例如包含小于或等于约0.1％的碳的材料，例如包含约0％的碳的材料。适当地，材料的表面碳含量可以通过x射线光电子能谱(xps)进行测量，xps测量样品中元素的原子百分比。可供选择地，基于样品的总重量，可以使用碳和氧分析仪来确定碳含量和氧含量。如上所述，可通过根据本发明的第一方面的方法获得的材料在孔隙率方面可具有有用的性质，同时保持基本上不含杂质(例如碳杂质)。该材料可以进一步包含如上所述的氧。可以通过根据第一方面的方法获得多孔氮化硼材料。多孔氮化硼材料的表面积如通过bet所确定的(按照brunauer,s.,p.h.emmett,ande.teller,adsorptionofgasesinmultimolecularlayers.journaloftheamericanchemicalsociety,1938.60(2):p.309-319中一般概述的方法)，可以为约900m2/g或更大；任选地为约1100m2/g或更大；任选地为约1300m2/g或更大；任选地为约1500m2/g或更大；任选地为约1700m2/g或更大；任选地为约1900m2/g或更大；任选地为约2000m2/g或更大。如本文中所使用的，可以参考以下方程式如下确定参数bet表面积。氮等温线可以使用孔隙率分析仪(micromeritics3flex)进行测量。在这样的实验中，样品应在120℃和约20pa(约0.2mbar)下脱气过夜，然后在孔隙率分析仪上原位脱气4小时，将至约0.3pa(约0.0030mbar)。应在-196℃下进行测量。然后可以使用以下方程式得出图，该图任选地由孔隙率分析仪本身进行绘制：其中：v：吸附的气体的体积(由等温线确定)vm：对应于单层覆盖的体积p：处于平衡状态的气体压力(由等温线确定)p0：饱和压力(由等温线确定)c：常数孔隙度分析仪中的软件可用于将如下重新排列的方程绘制成图：从该图，可以计算出vm和c(vm是y轴截距，c是曲线的斜率)，然后可以按以下方式计算bet表面积：其中：sadsorptive：吸附物的截面积vm：在stp下吸附剂物的摩尔体积(22,414cm3/mol)navogadro：阿伏加德罗常数考虑数据点拟合线性数据拟合的压力范围，计算bet表面积。数据点必须满足以下条件：·压力范围：v[po-p]随p/po增大·与vm对应的压力应在所选压力范围内·负截距是不可接受的多孔氮化硼材料的总孔体积可为约0.4cm3/g或更大；任选地为约0.6cm3/g或更大；任选地为约0.8cm3/g或更大；任选地为约1cm3/g或更大；任选地为约1.1cm3/g或更大。多孔氮化硼材料的总孔体积可为高达约10cm3/g；任选地为高达约8cm3/g；任选地为高达约6cm3/g；任选地为高达约4cm3/g；任选地为高达约2cm3/g。使用以上提到的氮气等温线测量结果，可以根据以下方程式计算孔的总体积：其中：pstandard：标准压力(105pa)vadsorbed：p/p0＝0.97下吸附的n2的体积(由等温线确定)vm：77k下时液体n2的摩尔体积(34.65cm3/mol)r：气体常数t：标准温度多孔氮化硼材料的总微孔体积(直径小于约2nm)可为约0.2cm3/g或更大；任选地为约0.3cm3/g或更大；任选地为约0.5cm3/g或更大；任选地为约0.6cm3/g或更大；任选地为约0.7cm3/g或更大。多孔氮化硼材料的微孔体积可高达约3cm3/g；任选地为高达约2cm3/g；任选地为高达约1cm3/g，任选地为高达约0.75cm3/g。微孔体积可以使用dubininradushkevich模型计算，并基于以下方程式，使用上述氮等温线测量结果：其中：n：在p下的吸附容量nmic：来自微孔的吸附能力d：经验常数p：平衡压力(由等温线确定)p0：饱和压力(由等温线确定)log(n)与(log(p/p0))2的关系图能够推导出nmic的值(由y截距推导)。在此，仅使用图的线性范围。然后可以根据以下公式确定微孔体积vmic：其中m是吸附物的摩尔质量，ρ是吸附物的密度。多孔氮化硼材料的总中孔体积(直径在约2至50nm之间)可为约0.1cm3/g或更大；任选地为约0.2cm3/g或更大；任选地为约0.4cm3/g或更大；任选地为约0.5cm3/g或更大。多孔氮化硼材料的中孔体积可为高达约3cm3/g；任选地为高达约2.5cm3/g；任选地为高达约2cm3/g；任选地为高达约1cm3/g。中孔体积可以通过从总孔体积中减去微孔体积来计算。氮化硼多孔材料在各种应用中具有广泛的用途，所述应用例如气体分离、液体净化(例如水处理)和其他液体分离技术、空气处理、气体存储、药物递送和催化。此外，这样的材料具有特别高的热稳定性(例如，在空气中约800至1000℃，大在惰性气氛下大于约1800℃，比如大于约2000℃)。结果，在设想高温的应用中，多孔氮化硼材料可以提供含碳多孔材料(例如活性炭)的有用替代品。在这方面表明适用性的一个特定特征涉及氮化硼材料的可回收性。尤其是，吸附到氮化硼材料上的物质可以通过加热(任选地在例如氧化性气氛，例如空气或氧气)中而被燃烧掉(例如，热降解、氧化等并生成气体形式的产物)，从而再生氮化硼材料以供进一步使用。相反，碳质材料在高温下容易经历降解过程(例如氧化)，因此基于热的循环/再生技术可能不太有用。根据本发明额的第三方面，提供了一种分离气体混合物的方法，该方法包括：将包含第一气态组分和第二气态组分的混合物暴露于根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)。如上所述，可以调节本发明的材料的孔隙率(例如总孔隙率、微孔孔隙率和/或中孔孔隙率)以产生具有期望的孔隙率特性的氮化硼材料。具有某些孔隙率特性的材料可能优先吸附一种气体组分，而不吸收另一种气体，这意味着这种材料对于分离气体混合物特别有用。特别地，一种气态组分对于具有给定的微孔/中孔孔隙率的材料可以具有较高的亲和力，而另一种气态组分可以对该材料具有较低的亲和力。第一气态组分和/或第二气态组分可各自独立地选自氮气(n2)、二氧化碳(co2)、氢气(h2)、甲烷(ch4)；任选地选自氮气(n2)、二氧化碳(co2)和甲烷(ch4)。在所述暴露过程中，混合物的压力可升高到高于约100kpa，任选高于250kpa；任选高于约500kpa；任选高于约1000kpa；任选高于约1500kpa；任选高于约2000kpa。在某些实施方式中，材料在升高的压力下对一种气体相对于另一种气体具有更高的亲和力(相对于在较低压力下的相当的亲和力)。在所述暴露过程中，混合物的温度可以为约40℃或更低。在所述暴露过程中，温度任选地为约25℃或更低；在所述暴露过程中，温度任选地为约10℃或更低。在某些实施方式中，材料在降低的温度下对一种气体相对于另一种气体具有更高的亲和力(相对于在较高温度下的亲和力)。根据本发明的第四方面，提供了根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)在分离包含第一气体组分和第二气体组分的混合物中的用途。根据本发明的第五方面，提供了一种分离第一液体组分和第二液体组分的混合物的方法，该方法包括：将包含第一液体组分和第二液体组分的混合物暴露于根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)。如以上关于气体亲和力所提到的，给定的液体组分可能比另一种液体组分对本发明的材料的亲和力更高。因此，本发明的材料可用于分离两种或更多种液体组分的混合物。第一液体组分可以与所述第二液体组分基本上不混溶。如本文所用，术语“不混溶的”可以理解为是指第一特定液体组分在与第二液体组分混合时不形成均质溶液。适当地，不混溶可以理解为是指第一指定液体组分在第二指定液体组分中的溶解度小于约500mg/l(即在1升第二组分中500mg第一组分)，例如小于约250mg/l，例如小于约100mg/l，例如小于约50mg/l，例如小于约10mg/l。第一液体组分可以为烃；任选地为油。油可以理解为是包含烃混合物的液体。第一液体成分可以是“原油”(石油)，原油是天然存在的烃的液体混合物，通常从地下提取。第二液体成分可以是水。由于某些氮化硼材料的可回收性和疏水性，多孔氮化硼材料在油水混合物的分离中特别有用(在该应用中，油可能比水优先吸附在材料上)。特别地，由于氮化硼如上所述具有相对较高的耐热性，因此可以简单地燃烧掉吸附在材料之中/之上的油(例如热降解、氧化等)，从而产生了可以用于进一步吸附的再生材料。根据本发明的第六方面，提供了根据本发明第二方面的多孔氮化硼材料(任选为非晶和/或乱层多孔氮化硼材料，例如非晶多孔氮化硼材料)在分离包含第一液体组分和第二液体组分的混合物的用途。以上关于本发明的第一、第二、第三、第四、第五和/或第六方面描述的特征描述的特征还表示本发明的受会阻止优选特征的这种组合的技术上不兼容而限制的每个其他方面的特征(反之亦然)。此外，对于本领域技术人员显而易见的是，以上关于本发明的第一、第二、第三、第四、第五和/或第六方面阐述的优点也同样由本发明的其他方面提供(同样反之亦然)。实施例下列实施例仅是本文描述的本发明的说明性实施例，而无意于限制本发明的范围。由所选前体的混合物合成多孔氮化硼材料的合适技术如下。将选定的含氮前体和含硼前体物理混合并研磨。将混合物置于氧化铝船型坩埚中，并在吹扫步骤中用氮气置换周围环境(以0.25l/分钟n2吹扫2小时)。然后将混合物在惰性氮气气氛(n2气流0.05l/分钟)下在炉中加热至1050℃(10℃/分钟升温速率)。将温度在1050℃下保持3.5小时，然后使炉子在氮气气氛下自然冷却。实施例1氮化硼材料是根据上述合适的技术制备的，在混合物中以以下摩尔比选择以下前体：在涉及三聚氰胺的实验中，混合涉及将硼酸溶解在三聚氰胺水溶液中，并蒸发溶液中的水以获得固体。在如上所述进行吹扫和加热之前，将固体在85℃下干燥过夜。在所有其他实验中，将前体进行物理混合并研磨，然后进行上述吹扫和加热。实施例2使用热重分析仪(tga)netzschtg209f1libra分析了在氮气流(0.1l/分钟)下从室温(约20℃)升至900℃(10℃/分钟升温速率)样品bn-mu1:5和bn-u5以及适合用作前体的某些化合物的材料的热稳定性。结果在下图1和图2中示出。在图2中，尿素由最下方的数据集表示(指从300℃的温度来看的次序)，缩二脲为倒数第二个数据集，硼酸为下一个数据集，三聚氰胺为最上方的数据集。然后使用热重分析仪(tga)netzschtg209f1libra在空气中分析了在氮气流(0.1l/分钟)下从室温(约20℃)升至900℃(10℃/分钟升温速率)样品bn-mu1:5和bn-u5的热稳定性。结果在下图3中示出。实施例3使用孔隙率分析仪(micromeritics3flex)测量氮等温线。将根据以上实施例1制备的样品在120℃和约20pa(约0.2mbar)下脱气过夜。然后将它们在孔隙率分析仪上原位脱气4小时，降至约0.3pa(约0.0030mbar)。在-196℃下进行测量。结果在图4和5中示出。在图4中，bn-u5由最下方的数据集表示(如从图的左侧看到的，例如，是指从相对压力[p/p0]为约0.4时看到的次序)，bn-bu0.5:5由次最下方的数据集表示，bn-bu1:5由下一个表示，bn-bu2:5由下一个表示，bn-bu3:5由下一个表示，bn-bu4:5由下一个表示，bn-bu8:5作为最上方的数据集。“stp”是指标准温度和压力(即273.15k，0℃，32°f；绝对压力为101.325kpa，14.7psi，1.00atm，1.01325bar)。可以看出，对于包含缩二脲和尿素的样品，缩二脲与尿素的摩尔比为8:5的样品(样品bn-bu8:5)能够在给定的相对压力下吸附最大量的氮。通常，由具有比尿素更高的缩二脲含量(就摩尔比而言)的混合物来制备的样品具有较高的氮吸附能力。在图5中，bn-u5由最下方的数据集表示(如从图的左侧看到，例如，指的是从相对压力[p/p0]为约0.3时看到的次序)，bn-m0.5由次最下方的数据集表示，bn-mu0.25:5由下一个表示，bn-mu0.5:5由下一个表示，bn-mu1:5作为最上方的数据集。对于包含三聚氰胺和尿素的样品，三聚氰胺与尿素的摩尔比为1:5的样品(样品bn-mu1：5)能够在给定的相对压力下吸附最大量的氮。通常，由具有比尿素更高的三聚氰胺含量(就摩尔比而言)的混合物来制备的样品具有更高的氮吸附能力。实施例4样品的表面积使用brunauer-emmett-teller(bet)方法(按照brunauer,s.,p.h.emmett,ande.teller,adsorptionofgasesinmultimolecularlayers.journaloftheamericanchemicalsociety,1938.60(2):p.309-319中一般概述的方法)来计算。结果如下表所示。图6和图7示出了孔径分布，在下表进行汇总。在上表中，sbet表示bet表面积，vtot表示总孔体积，vmicro表示微孔体积，vmeso表示中孔体积，％mic表示微孔的百分比(相对于中孔)。对于n2中在77k下具有狭缝孔的碳，采用非局部密度泛函理论(nldft)进行孔径分布测量(使用3flex孔隙率分析仪随附的saieus程序)。采用n2中在77k下具有狭缝孔的碳的nldft模型(http://www.nldft.com/)。对于包含缩二脲和尿素的样品，缩二脲与尿素的摩尔比为8:5的样品(样品bn-bu8:5)具有最高的表面积。通常，由具有比尿素更高的缩二脲含量(就摩尔比而言)的混合物制备的样品具有更大的表面积。对于包含三聚氰胺和尿素的样品，三聚氰胺与尿素的摩尔比为1：5(样品bn-mu1：5)的样品具有最高的表面积。通常，由具有比尿素更高的三聚氰胺含量(就摩尔比而言)的混合物制备的样品具有更大的表面积。通常，缩二脲与尿素或三聚氰胺与尿素之比较高的样品具有较高的总表面积。实施例5在micromeritics3flex吸附分析仪上在25℃下进行低压(约100kpa；约1bar)气体吸附测试，使用水浴控制温度。将根据以上实施例1制备的样品(每个约100mg)在120℃下在约20pa(约0.2mbar)的压力下脱气过夜，然后原位脱气4小时，将至约0.3pa(约0.0030mbar)，然后进行测试。按照以下顺序测试样品：氮气、甲烷、二氧化碳；在每次测试之间重复脱原位气步骤。在下表中总结结果，样品bn-mu1:5的结果在图8示出。实施例6在智能重力分析仪(iga；hidenisochema)上进行了高压(约2000kpa；20bar)的气体吸附测试。在测试之前，将样品bn-mu1:5(约50mg)在120℃和约0.1mbar下原位脱气4小时。氮气和二氧化碳的吸附测试在不同的温度(10、25、40℃)下进行，在每次测试之间将样品在60℃的温度下在30pa(约0.3mbar)的压力下脱气3小时。结果在图9示出，并在下表中总结。实施例7用x射线光电子能谱(xps)进行表面元素分析。使用配备有mxr3alkα单色x射线源(h＝1486.6ev)的thermoscientifick-alpha+x射线光电子能谱仪分析样品。x射线枪的功率设置为72w(6ma和12kv)。使用20ev的通能和0.1ev的步长获取所有高分辨率光谱(b1s，n1s，c1s和o1s)。将样品研磨并使用导电碳带将样品安装在xps样品架上。使用thermoavantage分析数据。将xps光谱平移以对齐285.0ev处的不定碳(cc)峰。结果在图10中示出(百分比是指相对原子百分比)。实施例8使用x射线衍射仪(panalyticalx'pertpro)以反射模式对根据实施例1制备的样品和市售六方氮化硼(h-bn)的参考样品进行粉末x射线衍射(xrd)。工作条件包括使用单色cukα辐射的40kv阳极电压和40ma发射电流。结果在图11(实施例1的样品)和图12(商业六方氮化硼)中示出。可以看出，与图12中晶体六方氮化硼的光谱相比，根据以上实施例1制备的样品基本上是非晶的，如在约25.5°处的宽峰所示。实施例9使用来自micromeritics的accupycii1340用氦探针在25℃下计算bn-u5和bnmu1:5的骨架(即绝对)密度。使用约0.1g的每个样品在1cm3的腔室中进行分析。密度在下表中报告，并对应于10次测量的平均值。样品标识符平均密度(g/cm3)标准偏差(g/cm3)bn-u52.17690.0147bn-mu1:52.11690.0121实施例10对根据以上实施例1生产的样品以及氧化硼进行了ft-ir分析。结果在图13和图14中示出。实施例11使用购自fei的titan显微镜进行扫描/透射电子显微镜(stem)分析。结果在图15中示出(暗视场stem)。可以看出，本发明的多孔材料是高度疏松的，具有稀疏的密度和许多开孔。通过高分辨率扫描(图16)仔细检查后发现，该材料是非晶/乱层材料。实施例12根据以上概述的合适技术，但使用可变的升温速率(2.5至15℃/分钟升温速率)，制备了另外四种包含三聚氰胺和尿素的氮化硼材料，其硼酸比三聚氰胺比尿素的摩尔比为1:1:5。根据上述实施例4进行表面积测试。结果在图17示出。实施例13根据上述概述的适当技术，但使用加热到800℃的炉子(10℃/分钟升温速率)，制备了另一种含三聚氰胺和尿素的氮化硼材料，其硼酸比三聚氰胺比尿素的摩尔比为的摩尔比为1:1:5。根据以上实施例3进行氮等温线。结果在图18中示出。根据以上实施例4进行表面积测试。结果在下表中示出。傅立叶变换红外光谱(ftir)分析表明样品中含有杂质。据信样品中的杂质水平可能是由于加热阶段所采用的相对较低的温度所导致的。实施例14根据上述概述的适当技术，使用加热到1050℃的炉子(10℃/分钟升温速率)，但是温度在1050℃保持2小时，制备了另一种含三聚氰胺和尿素的氮化硼材料，其硼酸比三聚氰胺比尿素的摩尔比为的摩尔比为1:1:5。根据以上实施例3进行氮等温线。结果在图19中示出。根据以上实施例4进行表面积测试。结果在下表中示出。实施例15根据上述概述的适当技术，但使用加热到1500℃的炉子，制备了另一种含三聚氰胺和尿素的氮化硼材料，其硼酸比三聚氰胺比尿素的摩尔比为的摩尔比为1:1:5。用x射线光电子能谱(xps)对样品进行表面元素分析，并与使用加热到1050℃的炉子制备的等效样品进行比较。结果在图20中示出(百分比是指相对原子百分比)。根据以上实施例3进行氮等温线。结果在图21中所示。根据上述实施例4进行表面积测试。结果在下表中所示。对样品进行了傅里叶变换红外光谱(ftir)分析，并与使用加热到1050℃的熔炉制备的等效样品进行了比较。结果在图22中示出。当前第1页12