CN117071075A - 一种多孔氮化硼单晶材料及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种多孔氮化硼单晶材料及其制备方法和应用，所述多孔氮化硼单晶材料中含有10nm～1000nm的孔。多孔氮化硼单晶作为一种备受关注的新材料，在光电转换、光子发射器、催化、电催化领域、润滑、半导体材料、储氢材料以及单片器件集成中有着巨大的潜在应用价值。本说明书中所述材料具有优良的热催化性能，例如在丙烷氧化脱氢制丙烯反应中，可达到68％的转化率以及72％的选择性。此外，制备该种晶体材料的方法操作简单、可重复性高、造价低。
Description
技术领域
本申请涉及一种多孔氮化硼单晶材料及其制备方法和应用，属于无机材料领域。
背景技术
氮化硼是一种优良的、稳定的半导体，熔点高，导热系数大，抗氧化能力强。在六方结构中，氮化硼与石墨烯形成的异质结构会有极好的润滑性能，部分出现超润滑现象。在催化和电催化应用中，氮化硼是一种极佳的催化剂与催化剂载体，氮化硼表面的硼自由基通常被认为是活性位点。氮化硼具有吸附氢原子空洞的特点,可被用作为储氢材料。
由于氮化硼的高熔点和高温生长时高的氮离解压，所以难以用熔体制备其单晶材料，采用高温高压技术也很难得到衬底尺度的体单晶材料。目前制备氮化钛的主要方法有电弧放电法(arc discharge methodc),化学气相沉积法(chemical vapor deposition),球磨退火法(ball milling-annealing method),前驱体高温热解法(pyrolysis of theprecursor)，C模板法(carbon substitution reaction)和网络法(polymer networkmethod)。在上述方法中，电弧放电法操作过程复杂、成本高、产率低。前驱体高温热解法的有效前驱体难于合成,投入大，产量少。C模板法生产过程中C杂质难以去除，所得BN纯度不高,且操作难度较高。并且这些方法制备的氮化硼单晶，是尺度在微米级别的单晶，或者是微米厚度的单晶薄膜。大尺寸的氮化硼体单晶的制备还是困扰着行业的一个科学难题。
金属性多孔固体材料在光催化和电化学能源存储方面具有重要的应用。大的孔隙率能够为高效率的反应提供大的比表面积。现有制备纳米多孔材料的方法如柯肯特尔效应法(Kirkendall effect)、共渗透振动法(collective osmotic shock)、脱合金成分腐蚀法(dealloying)、模板法(use of templates)、起泡法(bubbling)等，上述方法的操作都较为复杂，并且制备的最大晶体尺度仅在微米量级，缺乏一种能够制备纳米多孔氮化硼单晶晶体尺度在厘米量级的手段。
因此，有必要提供一种制备大尺寸纳米多孔氮化硼单晶晶体的方法，来为氮化硼基电极提供优质的大尺寸002、221面的纳米多孔氮化硼单晶材料。
发明内容
本发明制备了大尺寸002、221面的纳米多孔氮化硼单晶薄膜及自支撑纳米多孔氮化硼晶体，制备方法简单、价格低廉、可规模化生产。
根据本申请的一个方面，提供了一种多孔氮化硼单晶材料，该材料具有多孔结构，具有大尺寸。
一种多孔氮化硼单晶材料，所述多孔氮化硼单晶材料中包含从单晶材料表面延伸至单晶材料内部的孔道；
所述孔道在所述单晶材料内部相互连通，形成不规则的三维孔道结构；
所述孔道的孔径为10nm～1000nm。
可选的，所述不规则的三维孔道结构为蠕状结构。
可选的，所述多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶薄膜或多孔氮化硼单晶晶体。
可选的，所述孔道的出口在所述单晶材料表面呈带状分布。
可选的，所述多孔氮化硼单晶薄膜的表面为多孔氮化硼单晶的(002)面、(211)面。
可选的，所述多孔氮化硼单晶晶体的尺寸为0.1cm～20cm；
优选地，所述多孔氮化硼单晶薄膜的厚度为10nm～200μm；
优选地，所述多孔氮化硼单晶晶体的尺寸为0.5cm～5cm。
可选地，所述多孔氮化硼单晶材料是多孔氮化硼单晶晶体时，晶体的最大表面为多孔氮化硼单晶的(002)、(221)面。
可选地，所述多孔氮化硼单晶晶体的最大表面中一维的尺寸为0.1cm～20cm。
可选地，所述多孔氮化硼单晶晶体的最大表面中一维的尺寸为1cm～5cm。
本申请的另一方面，提供了上述任一项所述的多孔氮化硼单晶材料的制备方法，一方面是要解决现有制备纳米多孔晶体材料的方法复杂且仅限微米量级的晶体制备尺度，不利于规模化生产和应用的问题；另一方面是要为氮化硼基器件提供质优价廉的同质大尺寸002、221面的纳米多孔氮化硼单晶衬底，从而大幅提升氮化硼基器件性能。
多孔氮化硼单晶材料的制备方法，包括将硼源单晶与含氮元素的原料气在673K～1873K的温度中接触反应，得到所述多孔氮化硼单晶材料；
所述多孔氮化硼单晶材料的尺寸与所述硼源单晶的尺寸一致。
可选的，所述硼源单晶选自硼酸锂单晶材料、硼酸钾单晶材料、硼酸钠单晶材料、三氧化二硼单晶材料；
可选的，所述反应的压力为0.1Torr～1000Torr；
可选的，所述反应的时间为1min～500h；
可选的，所述反应的温度为1273K～1573K。
可选的，所述含氮元素的原料气中含有氨气；
可选的，所述含氮元素的原料气中还含有氮气、氩气、氢气中的至少一种；
可选的，所述含氮元素的原料气中氨气的流量为a，氮气的流量为b，氩气的流量为c，氢气的流量为d：
0.05SLM≤a≤120SLM；
0SLM≤b≤120SLM；
0SLM≤c≤120SLM；
0SLM≤d≤120SLM。
可选的，将硼源单晶与含氮元素的原料气反应，所述硼源单晶表面氮化生长出纳米多孔氮化硼单晶薄膜；
可选的，硼源单晶与含氮元素的原料气的反应时间为1min～20h。
可选的，将硼源单晶与含氮元素的原料气反应，所述硼源单晶从外至内逐渐氮化，直至完全转化为自支撑的多孔氮化硼单晶晶体；
可选的，硼源单晶与含氮元素的原料气的反应时间为10h～600h。
可选的，所述硼酸锂单晶为(100)面硼酸锂晶体，(110)面硼酸锂晶体，(111)面硼酸锂晶体，所述硼酸钾单晶为(100)面硼酸钾晶体，(110)面硼酸钾晶体，(111)面硼酸钾晶体，所述硼酸钠单晶为(100)面硼酸钠晶体，(110)面硼酸钠晶体，(001)面硼酸钠晶体，三氧化二硼单晶为(001)面三氧化二硼、(010)面三氧化二硼或(110)面三氧化二硼。
可选地，所述硼酸锂单晶材料与含氮元素的原料气接触的是硼酸锂单晶的(100)面、(110)面、(111)面中的至少一面。
可选地，所述硼酸钾单晶材料与含氮元素的原料气接触的是硼酸钾单晶的(100)面、(110)面、(111)面中的至少一面。
可选地，所述硼酸钠单晶材料与含氮元素的原料气接触的是硼酸钠单晶的(100)面、(110)面、(001)面中的至少一面。
可选地，所述三氧化二硼单晶材料与含氮元素的原料气接触的是三氧化二硼单晶的(001)面、(010)面、(110)面中的至少一面。
可选地，所述硼酸锂单晶材料是硼酸锂单晶片；硼酸锂单晶片面积最大的面是单晶的(100)、(110)面或(111)面与含氮元素的原料气接触。
可选地，所述硼酸钾单晶材料是硼酸钾单晶片；硼酸钾单晶片面积最大的面是单晶的(100)、(110)面或(111)面与含氮元素的原料气接触。
可选地，所述硼酸钠单晶材料是硼酸钠单晶片；硼酸钠单晶片面积最大的面是单晶的(100)、(110)面或(001)面与含氮元素的原料气接触。
可选地，所述三氧化二硼单晶材料是三氧化二硼单晶片；三氧化二硼单晶片面积最大的面是单晶的(001)面、(110)面或(010)面与含氮元素的原料气接触。
所述反应的压力为0.1Torr～1100Torr；
所述反应的时间为1min～600h。
可选地，所述反应的温度为1073K～1873K。
可选地，所述反应的温度为1073K～1273K。
可选地，所述反应的压力为0.1Torr～700Torr；
可选地，所述反应的压力为10Torr～400Torr。
可选地，所述反应的时间为30min～30h。
可选地，所述反应的时间为30min～100h。
可选地，所述反应的温度上限选自773K、873K、973K、1073K、1173K、1273K、1373K、1473K、1573K、1673K、1773K或1873K；下限选自673K、773K、873K、973K、1073K、1173K、1273K、1373K、1473K、1573K、1673K或1773K。
可选地，所述反应的时间上限选自2min、10min、20min、50min、1h、10h、20h、50h、100h、150h、200h、300h、400h、500h或600h；下限选自1min、10min、20min、50min、1h、10h、20h、50h、100h、150h、200h、300h、400h或500h。
可选地，所述反应的压力上限选自0.2Torr、0.5Torr、10Torr、20Torr、50Torr、100Torr、200Torr、300Torr、400Torr、500Torr、600Torr、700Torr、800Torr、900Torr、1000Torr或1100Torr；下限选自0.1Torr、0.2Torr、0.5Torr、10Torr、20Torr、50Torr、100Torr、200Torr、300Torr、400Torr、500Torr、600Torr、700Torr、800Torr、900Torr或1000Torr。
可选地，当多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶薄膜时，所述硼酸锂单晶/硼酸钾单晶/硼酸钠单晶/三氧化二硼等含硼单晶材料与含氮元素的原料气接触反应的时间范围为1min～20h。
可选地，当多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶薄膜时，所述硼酸锂单晶/硼酸钾单晶/硼酸钠单晶/三氧化二硼等含硼单晶材料与含氮元素的原料气接触反应的时间范围下限选自10min、20min、30min、1h、2h、3h、4h、5h、10h、15h或18h；上限选自20min、30min、1h、2h、3h、4h、5h、10h、15h、18h或20h。
当制备的多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶晶体时，接触反应时间应满足使硼酸锂/三氧化二硼等含硼单晶材料全部转化为多孔氮化硼单晶材料。
可选地，当多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶晶体时，所述硼酸锂单晶材料与含氮元素的原料气接触反应的时间为10h～600h。
本领域技术人员可根据实际需要和所采用的硼酸锂单晶/硼酸钾单晶/硼酸钠单晶/三氧化二硼等含硼单晶材料的尺寸，确定合适的接触反应时间。
可选地，当多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶晶体时，所述氮化硼单晶材料与含氮元素的原料气接触反应的时间范围上限选自15h、20h、50h、100h、150h、200h、250h、300h、350h、400h、450h、500h、550h或600h；下限选自10h、15h、20h、50h、100h、150h、200h、250h、300h、350h、400h、450h、500h或550h。
采用本申请所提供的方法，所得到的多孔氮化硼单晶晶体的晶体尺寸与所采用的硼酸锂单晶/硼酸钾单晶/硼酸钠单晶/三氧化二硼等含硼单晶材料的尺寸相等。本领域技术人员可以根据实际需要，通过选择合适尺寸的硼酸锂单晶/硼酸钾单晶/硼酸钠单晶/三氧化二硼等含硼单晶材料，得到所需要的多孔氮化硼单晶晶体。
可选地，氨气的流量记为a，氮气的流量记为b，氩气的流量记为c，氢气的流量记为d，满足：
0.05SLM≤a≤10SLM；
0SLM≤b≤1SLM；
0SLM≤c≤1SLM；
0SLM≤d≤1SLM。
可选地，所述氨气的流量范围上限选自0.1SLM、0.5SLM、1SLM、1.5SLM 2SLM、3SLM、4SLM、5SLM、6SLM、7SLM、8SLM、9SLM、10SLM、20SLM、30SLM、40SLM、50SLM、60SLM、70SLM、80SLM、90SLM或100SLM；下限选自0.05SLM、0.1SLM、0.5SLM、1SLM、1.5SLM 2SLM、3SLM、4SLM、5SLM、6SLM、7SLM、8SLM、9SLM、10SLM、20SLM、30SLM、40SLM、50SLM、60SLM、70SLM、80SLM或90SLM。
可选地，所述氮气的流量范围上限选自0.01SLM、0.1SLM、0.2SLM、0.5SLM、0.8SLM、1SLM、2SLM、5SLM、10SLM、20SLM、50SLM、80SLM或100SLM；下限选自0SLM、0.01SLM、0.1SLM、0.2SLM、0.5SLM、0.8SLM、1SLM、2SLM、5SLM、10SLM、20SLM、50SLM或80SLM。
可选地，所述氩气的流量范围上限选自0.01SLM、0.1SLM、0.2SLM、0.5SLM、0.8SLM、1SLM、2SLM、5SLM、10SLM、20SLM、50SLM、80SLM或100SLM；下限选自0SLM、0.01SLM、0.1SLM、0.2SLM、0.5SLM、0.8SLM、1SLM、2SLM、5SLM、10SLM、20SLM、50SLM或80SLM。
可选地，所述氢气的流量范围上限选自0.01SLM、0.1SLM、0.2SLM、0.5SLM、0.8SLM、1SLM、2SLM、5SLM、10SLM、20SLM、50SLM、80SLM或100SLM；下限选自0SLM、0.01SLM、0.1SLM、0.2SLM、0.5SLM、0.8SLM、1SLM、2SLM、5SLM、10SLM、20SLM、50SLM或80SLM。
可选地，所述方法至少包括：将硼酸锂单晶、硼酸钾单晶、硼酸钠单晶、三氧化二硼等含硼单晶中的至少一种在含氮元素氛围中反应，硼酸锂单晶和/或硼酸钾单晶和/或硼酸钠单晶和/或三氧化二硼等含硼单晶表面氮化生长，得到多孔氮化硼单晶薄膜。
可选地，所述方法至少包括：将硼酸锂单晶、硼酸钾单晶、硼酸钠单晶、三氧化二硼等含硼单晶中的至少一种在含氮元素氛围中反应，硼酸锂单晶和/或硼酸钾单晶和/或硼酸钠单晶和/或三氧化二硼等含硼单晶表面氮化转化生长，得到多孔氮化硼单晶晶体。
作为一种实施方式，所述制备纳米多孔氮化硼单晶薄膜及自支撑纳米多孔氮化硼单晶晶体的方法，包括以下步骤：
步骤一、采用硼酸锂单晶片,硼酸钾单晶片，硼酸钠单晶片，三氧化二硼等含硼单晶片为衬底；
步骤二、将硼酸锂单晶，硼酸钾单晶片，硼酸钠单晶片，三氧化二硼等含硼单晶片衬底置于气相外延生长反应室中，在高温含氮元素氛围中衬底表面氮化生长出纳米多孔氮化硼单晶薄膜；
步骤三、随着氮化时间的增加，进一步进行氮化转化生长，将硼酸锂单晶或硼酸钾单晶或硼酸钠单晶或三氧化二硼等含硼单晶片衬底完全氮化转化生长成自支撑纳米多孔氮化硼单晶晶体。
可选地，所述步骤一中的硼酸锂单晶片衬底为(100)面硼酸锂晶体。
可选地，所述步骤一中的硼酸锂单晶片衬底的尺度范围：0.1cm～30cm。
可选地，所述步骤二中高温氮化转化生长温度范围：1373K～1873K。
可选地，所述步骤二中含氮元素氛围采用a流量的氨气+b流量的氮气+c流量的氩气+d流量的氢气气流，其中0.05SLM≤a≤120SLM、0SLM≤b≤120SLM、0SLM≤c≤120SLM、0SLM≤d≤120SLM。
可选地，所述步骤二中氮化时间范围：1分钟～600小时。
可选地，所述步骤二中氮化氛围压力范围：0.1Torr～700Torr。
作为一种具体的实施方法，所述制备纳米多孔氮化硼单晶薄膜及自支撑纳米多孔氮化硼单晶晶体的方法，其制备方法包括以下步骤：
(a1)、采用硼酸锂单晶片为衬底；
(b1)、将硼酸锂单晶衬底置于气相外延生长反应室中，在高温含氮元素氛围中衬底表面氮化转化生长出纳米多孔氮化硼单晶薄膜；
(c1)、随着氮化时间的增加，进一步进行氮化转化生长，将硼酸锂单晶衬底完全氮化转化生长成自支撑纳米多孔氮化硼单晶晶体。
所述(a1)中的硼酸锂单晶衬底为(100)面硼酸锂。
所述(a1)中的硼酸锂单晶衬底的尺度范围：1cm～5cm。
所述(b1)中高温氮化转化生长温度范围：1273K～1673K。
所述(b1)中所述含氮元素氛围采用a流量的氨气+b流量的氮气+c流量的氩气+d流量的氢气气流，其中0.05SLM≤a≤10SLM、0SLM≤b≤1SLM、0SLM≤c≤1SLM、0SLM≤d≤1SLM。
所述(b1)中所述氮化时间范围：30分钟～100小时。
所述(b1)中所述氮化氛围压力范围：10Torr～400Torr。
所述(c1)中纳米多孔氮化硼单晶晶体为大尺寸100面纳米多孔氮化硼单晶晶体。
本申请的有一方面，提供了上述所述的多孔氮化硼单晶材料、根据上述所述方法制备得到的多孔氮化硼单晶材料中在光电材料中的应用。
本申请中，SLM是Standard Litre Per Minute的缩写，表示标准状态下1L/min的流量。
本申请中，所述晶体的尺寸和晶体最大表面中一维的尺寸是指一块晶体上面积最大的面上相邻最远两点的距离。
本申请能产生的有益效果包括：
(1)本申请中利用硼酸锂晶体、硼酸钾晶体、硼酸钠晶体或三氧化二硼与氮化硼晶体结构相近的特点，使硼酸锂单晶、硼酸钾晶体、硼酸钠晶体或三氧化二硼等含硼衬底与氨气在高温下由外及里氮化转化生长氮化硼晶体，其余产物完全挥发；
(2)本申请利用同体积硼酸锂晶体、硼酸钾晶体、硼酸钠晶体或三氧化二硼等含硼中的硼含量比氮化硼晶体中硼的含量少的特点，使得硼酸锂单晶、硼酸钾晶体、硼酸钠晶体或三氧化二硼等含硼衬底与氨气在高温下由外及里氮化转化生成纳米多孔氮化硼单晶晶体；
(3)本申请首次报道了纳米多孔氮化硼单晶晶体、大尺寸(002)面纳米多孔氮化硼单晶晶体；
(4)本申请制备纳米多孔氮化硼单晶晶体的方法操作简单、重复性好、价格低廉；
(5)本申请中所述材料具有自支撑结构，为块状单晶时，作为一种备受关注的新材料，在光电转换、光子发射器、催化、电催化领域、润滑、半导体材料、储氢材料以及单片器件集成中有着巨大的潜在应用价值。本说明书中所述材料具有优良的热催化性能，例如在丙烷氧化脱氢制丙烯反应中，可达到68％的转化率以及72％的选择性。此外，制备该种晶体材料的方法操作简单、可重复性高、造价低。
附图说明
图1为样品1大尺寸(100)面硼酸锂单晶晶体的XRD图；
图2为样品2大尺寸(001)面硼酸钠单晶晶体的XRD图；
图3为样品3大尺寸(100)面硼酸钾单晶晶体的XRD图；
图4为样品4大尺寸(110)面三氧化二硼单晶晶体的XRD图；
图5为样品1#大尺寸(002)面纳米多孔氮化硼单晶晶体的XRD图；
图6、图7、图8为样品1#大尺寸(002)面纳米多孔氮化硼单晶晶体的SEM图；
图9为样品1#大尺寸(002)面纳米多孔氮化硼单晶晶体的晶体图；
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
若无特别说明，本申请的实施例中的原料均通过商业途径购买。
其中，硼酸锂单晶为根据文献【Kang-Soo Park,J.K.Ahn,D.J.Kim,H.K.Kim,Y.H.Hwang,D.S.Kim,M.H.Park,Yumi Park,Jin-Joo Yoon,Jae-Young Leem.Growth andproperties of Li2B4O7 single crystals doped with Cu,Mn and Mg.Journal ofCrystal Growth,2003,249(3-4):483-486.】中的方法制备得到。
本申请的实施例中分析方法如下：
利用JEOL JSM 6330F型扫描电镜分析。
利用Bede D1(UK,Bede Scientific；Cu-Kα1radiation；operated at 40kV and45mA；)型高分辨X-射线衍射分析仪。
实施例1样品1#的制备
将尺寸为4cm的(100)面硼酸锂单晶衬底，记为样品1，置于高纯氧化铝舟上，然后放入氧化铝管反应器中，通入含氮元素的原料气(原料气为纯氨气：氨气0.2SLM)并将体系加热至1273K，保持体系压力为760Torr，反应2h，在硼酸锂单晶衬底形成了多孔氮化硼单晶薄膜，继续反应至50小时后，冷却至室温，即得多孔氮化硼单晶晶体样品，记为样品1#，样品1#的晶体尺寸为4cm。
实施例2样品2#的制备
将尺寸为1cm的(001)面硼酸钠单晶衬底样品2，置于高纯氧化铝舟上，然后放入氧化铝管反应器中，通入含氮元素的原料气(原料气为纯氨气：氨气0.2SLM)并将体系加热至1123K，保持体系压力为760Torr，反应2h，在硼酸钠单晶衬底形成了多孔氮化硼单晶薄膜，继续反应30h后，冷却至室温，即得多孔氮化硼单晶晶体样品，记为样品2#，样品2#的晶体尺寸为1cm。
实施例3样品3#的制备
将尺寸为1cm的(100)面硼酸钾单晶衬底样品3，置于高纯氧化铝舟上，然后放入氧化铝管反应器中，通入含氮元素的原料气(原料气为纯氨气：氨气0.2SLM)并将体系加热至1073K，保持体系压力为760Torr，反应2h，在硼酸钾单晶衬底形成了多孔氮化硼单晶薄膜，继续反应30h后，冷却至室温，即得多孔氮化硼单晶晶体样品，记为样品3#，样品3#的晶体尺寸为1cm。
实施例4样品4#的制备
将尺寸为1cm的(110)面三氧化二硼单晶衬底样品4，置于高纯氧化铝舟上，然后放入氧化铝管反应器中，通入含氮元素的原料气(原料气为纯氨气：氨气0.2SLM)并将体系加热至683K，保持体系压力为760Torr，反应2h，在三氧化二硼单晶衬底形成了多孔氮化硼单晶薄膜，继续反应30小时后，冷却至室温，即得多孔氮化硼单晶晶体样品，记为样品4#，样品4#的晶体尺寸为1cm。
不同的硼源单晶XRD如图1～4所示，其反应完成后得到如图5所示的XRD图，说明不同的硼源单晶均可制成多孔氮化硼单晶材料。
图6、图7、图8为样品1#大尺寸(002)面纳米多孔氮化硼单晶晶体的SEM图。从图中可看出氮化硼单晶晶体表面有条带状孔。由于氮化作用是由外到内进行，所以会形成从单晶材料表面延伸至单晶材料内部的孔道；孔道在所述单晶材料内部生长逐渐相互连通，最终形成不规则的三维孔道结构。
如图9所示，氮化得到的多孔氮化硼单晶晶体大小可以与反应前的原料单晶保持一致，通过制备大尺寸的原料单晶即可获得数厘米的大尺寸氮化硼单晶晶体。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种多孔氮化硼单晶材料，其特征在于，所述多孔氮化硼单晶材料中包含从单晶材料表面延伸至单晶材料内部的孔道；
所述孔道在所述单晶材料内部相互连通，形成不规则的三维孔道结构；
所述孔道的孔径为10nm～1000nm。
2.根据权利要求1所述的多孔氮化硼单晶材料，其特征在于，所述多孔氮化硼单晶材料为多孔氮化硼单晶薄膜或多孔氮化硼单晶晶体；
优选的，所述孔道的出口在所述单晶材料表面呈带状分布。
3.根据权利要求2所述的多孔氮化硼单晶材料，其特征在于，所述多孔氮化硼单晶薄膜的表面为多孔氮化硼单晶的(002)面、(211)面。
4.根据权利要求2所述的多孔氮化硼单晶材料，其特征在于，所述多孔氮化硼单晶晶体的尺寸为0.1cm～20cm；
优选地，所述多孔氮化硼单晶薄膜的厚度为10nm～200μm；
优选地，所述多孔氮化硼单晶晶体的尺寸为0.5cm～5cm。
5.权利要求1至4任一项所述的多孔氮化硼单晶材料的制备方法，其特征在于，包括：将硼源单晶与含氮元素的原料气在673K～1873K的温度中接触反应，得到所述多孔氮化硼单晶材料；
所述多孔氮化硼单晶材料的尺寸与所述硼源单晶的尺寸一致。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，
优选地，所述硼源单晶选自硼酸锂单晶材料、硼酸钾单晶材料、硼酸钠单晶材料、三氧化二硼单晶材料；
优选地，所述反应的压力为0.1Torr～1000Torr；
优选地，所述反应的时间为1min～500h；
优选地，所述反应的温度为1273K～1573K。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含氮元素的原料气中含有氨气；
优选的，所述含氮元素的原料气中还含有氮气、氩气、氢气中的至少一种；
优选的，所述含氮元素的原料气中氨气的流量为a，氮气的流量为b，氩气的流量为c，氢气的流量为d：
0.05SLM≤a≤120SLM；
0SLM≤b≤120SLM；
0SLM≤c≤120SLM；
0SLM≤d≤120SLM。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法包括：将硼源单晶与含氮元素的原料气反应，所述硼源单晶表面氮化生长出纳米多孔氮化硼单晶薄膜；
优选的，硼源单晶与含氮元素的原料气的反应时间为1min～20h。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法至少包括：将硼源单晶与含氮元素的原料气反应，所述硼源单晶从外至内逐渐氮化，直至完全转化为自支撑的多孔氮化硼单晶晶体；
优选的，硼源单晶与含氮元素的原料气的反应时间为10h～600h。
10.权利要求1至4任一项所述的多孔氮化硼单晶材料、根据权利要求5至9任一项所述方法制备得到的多孔氮化硼单晶材料中的至少一种在电极材料中的应用。
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