CN107793174A - 一种氮化硼纤维三维结构材料制备方法及其制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法及其制品。所述方法以三聚氰胺和硼酸为原料，水为反应介质，通过简便的水浴合成制备了M·2B(英文名为Melamine diborate)原纤维；并进一步以此为原料，采用冷冻成型的工艺，获得了基于原纤维的三维网络结构；借助常规的热处理工艺将原纤维三维结构转化为氮化硼纤维三维结构。本发明提供的技术方法工艺简便、原料成本低、绿色环保，本发明提供的材料是以氮化硼纤维为结构单元的三维网络结构，具有轻质、高强、疏水的特性，其在污染物处理、催化剂载体、增强功能性复合材料领域都具有广泛的应用前景。

Description

一种氮化硼纤维三维结构材料制备方法及其制品
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，具体涉及一种氮化硼纤维三维网络结构材料的制备方法及其制品。
背景技术
氮化硼材料因其高温稳定性、良好的电绝缘性、高热导率、低介电常数与低介电损耗、优异的抗氧化性与耐化学腐蚀性等特点，在航空航天、电气工程、微电子器件及冶金工业等领域都具有广泛的应用。
三维氮化硼多孔陶瓷作为其中的一员，具有轻质、高比表面积等特性，在污水处理、贵金属催化剂负载以及复合材料制备等方面具有重要的应用价值。近年来，研究人员致力于采用简便的方法制备该类型的氮化硼材料，目前主要是通过模板合成法和冷冻成型两种方法制备以氮化硼纳米片和纳米管为结构单元的气凝胶或泡沫结构。
Rousseas等人以炭气凝胶为模板，氧化硼为原料，在氮气气氛下通过与模板发生碳热还原反应生成氮化硼置换掉炭，得到了由氮化硼纳米片构建的气凝胶(M.Rousseas,A.Goldstein,W.Mickelson,et al.,Synthesis of highly crystalline sp2-bondedboron nitride aerogels[J].ACS nano,7(2013)8540-8546.)。
Song等人以碳纳米管/石墨烯气凝胶为模板，采用化学气相反应生成六方氮化硼薄膜，经氧化除碳后得到了由氮化硼纳米管与纳米片协同构建的气凝胶结构(Y.X.Song,B.Li,S.Yang,et al.,Ultralight boron nitride aerogels via template-assistedchemical vapor deposition[J],Sci.Rep-UK,5(2015)10337.)。
Yin和Ashton等人以镍泡沫为模板，以氨硼烷为原料，通过化学气相沉积的方法在模板上形成氮化硼薄膜，将模板腐蚀后得到了由六方氮化硼中空薄壁管相互连接形成的泡沫结构，该结构具有良好的弹性，但其抗压强度仅为几十帕。(J.Yin,X.Li,J.Zhou,et al.,Ultralight three-dimensional boron nitride foam with ultralow permittivityand superelasticity[J].,Nano.Lett.,13(2013)3232-3236.T.S.Ashton andA.L.Moore,Three-dimensional foam-like hexagonal boron nitride nanomaterialsvia atmospheric pressure chemical vapor deposition[J].,J.Mater.Sci,50(2015)6220-6226.)。
Lei等人从六方氮化硼粉末出发制备了氨基化改性氮化硼纳米片，并分散于水中得到高浓度的胶体溶液，通过冷冻成型与低温干燥的方式获得了超轻氮化硼气凝胶(W.W.Lei,V.Mochalin,D.Liu,et al.,Boron nitride colloidal solutions,ultralightaerogels and freestanding membranes through one-step exfoliation andfunctionalization[J].Nat.Commun.,6(2015)8849.)。
Zeng等人以改性后的羟基化氮化硼纳米片为构筑单元，分散于水溶液中获得均匀体系，通过冷冻成型的方法得到了基于氮化硼纳米片的气凝胶，该气凝胶借助高分子聚合物作为粘结剂，具有优异的弹性和较高的抗压强度，但聚合物的存在限制了氮化硼耐高温性能的发挥(X.Zeng,L.Ye,S.Yu,et al.,Facile preparation of superelastic andultralow dielectric boron nitride nanosheet aerogels via freeze-castingprocess[J].,Chem.Mater.,27(2015)5849-5855.)。
上述三维多孔氮化硼结构材料均以纳米材料为结构单元，虽具有轻质、高孔隙率等特点，但其力学强度通常不高，易在使用过程中遭到破坏，而纳米片结构还需借助不耐高温的高分子聚合物作粘结剂才能保证结构稳定，无疑限制了此类结构的应用范围。此外，模板合成过程中由于模板尺寸的限制作用以及反应发生需要苛刻的气氛环境、复杂有毒的前驱体，该类方法难以实现批量化的生产制备，而常规冷冻成型工艺是以材料体系中的溶剂低温凝固成模板进行结构单元的搭建，虽然突破了固有模板的尺寸限制，工艺简单，但需要对氮化硼纳米片等结构单元进行亲水性的表面改性，涉及到复杂的反应与工艺条件，不利于推广。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种简便的制备氮化硼多孔陶瓷材料的方法，并获得了基于氮化硼纤维结构单元的三维网络结构材料，具体的技术方案如下：
本发明公开了一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，具体步骤如下：
S1、合成原纤维：在一定温度下，将三聚氰胺和硼酸加入水中进行搅拌直至完全溶解，继续保温一定时间，随后将溶液冷却至室温，析出絮状沉淀物，静置，抽滤得到固体沉淀物；将固体沉淀物在一定温度下保温干燥，得到白色的纤维状固体；
进一步的，三聚氰胺与硼酸的摩尔比例为1:2～5，每100毫升水中三聚氰胺的添加量为1.26～2.52克；优选的，三聚氰胺与硼酸的摩尔比例为1:3；
优选的，溶剂选用去离子水；
进一步的，搅拌溶解温度为80-95℃，完全溶解后继续保温10-30分钟，随后将溶液冷却至20-30℃；
进一步的，静置10-24小时后抽滤得到固体沉淀物；
进一步的，将固体沉淀物在50-80℃温度下保温干燥5-24小时，得到白色的纤维状固体；
扫描电镜图和X射线衍射图谱表明该固体为纤维状的分子晶体，化学式为C3N6H6·2H3BO3，包含1个三聚氰胺(英文名Melamine)与2个硼酸分子(英文名Boric acid)，故称其为M·2B原纤维；
S2、原纤维三维结构成型：
S201、将S1产物加入到水中，加热搅拌，获得具有流动性的浆料；
进一步的，S1产物的添加量为每100毫升水5.0～22.5克，优选的10.0～17.5克；
进一步的，加热至50-95℃，保温并搅拌0.5～5.0小时，获得具有流动性的浆料；
优选的，溶剂选用去离子水；
S202、将浆料倒入模具中，冷却静置，然后冷冻成型后进行低温真空干燥，得到具有一定形状的三维网络结构；
进一步的，在20-30℃环境中自然冷却，静置5-24小时后，将其冷冻成型；
进一步的，冷冻成型的方法或用液氮速冻实现成型，液氮冷冻可以快速制备样品，但对结构会产生少量缺陷，液氮冷冻的温度在-80～-20℃；温度控制则以液氮为冷源，乙醇为冷冻介质，通过调节乙醇的温度来调节具体的冷冻温度，达到冷冻成型的条件可控，液氮冷冻的温度控制为现有技术，冷冻成型的时间一般不超过1小时；
或者，放入冰箱中冰冻成型，冰箱冷冻有利于样品结构的稳定，冰箱冷冻温度约为-12～-5℃成型时间可以控制在10-24小时；优选冰箱中冷冻成型；
冷冻成型的时间以浆料固化为准，可以不做特别的要求；
进一步的，低温真空干燥的温度为0℃到室温之间，优选的5～20℃，气压40～200Pa，时间为72-120小时；
S3、无机化处理：在一定气氛下，将S2产物进行高温无机化处理；
进一步的，在氨气，或者氮气，或者氩气，或者三者任意比例的混合气氛下，升温至800～1000℃下保温1～5小时；进一步的，气流量为0.8～1.0升/分钟，升温速率为5～10℃/分钟；
优选的，在氨气气氛下；
S4、高温结晶化处理：在一定气氛下，将S3产物进行高温结晶化处理，得到最终产物；
进一步的，在氮气，或者氩气，或者二者任意比例的混合气氛下，升温至1600～2000℃保温1～5小时；进一步的，气流量为0.8～1.0升/分钟，升温速率为5～10℃/分钟；
优选的，在氮气气氛下，
优选的，高温结晶化处理的保温温度为1700～1900℃；
优选的，所述中间产物放置于氮化硼坩埚中进行高温结晶化处理。
一种实施上述氮化硼纤维三维结构材料制备方法制得的制品，所述材料为通过氮化硼纤维构建的三维网络结构，结构单元为多根氮化硼纤维组合形成的纤维束，氮化硼纤维微观结构为乱层石墨状，即t-BN相，其中氮化硼纤维直径为2～15微米，材料体积密度为24～110毫克/立方厘米，孔隙率为93.4～98.8％，由于该材料以具有高长径比形貌的氮化硼纤维为结构单元，其力学性能优异，抗压强度达到0.007～0.038兆帕。
进一步的，所述材料的孔隙率和密度可通过改变S2步骤溶剂水中M·2B原纤维的添加量来进行调控；
所述材料具有轻质、高强、疏水的特点，可用于油水污染物处理、功能复合材料增强、贵金属催化剂负载等方面。
本发明的有益效果为：
本发明方法所得到产物为以氮化硼纤维为结构单元的宏观三维网络结构(图3)，扫描电镜图片(图4)显示氮化硼纤维直径约为2～15微米，元素能谱(图5)证明了该纤维为高纯度氮化硼，X射线衍射图谱(图6)表明氮化硼为结晶度较低的乱层石墨结构，透射电镜图片(图7)也直接证实了这种晶体结构。图8与图9分别证实了所得氮化硼纤维三维网络结构具有轻质、疏水以及高强度的特性，图10展示了该结构可有效吸收油类物质。这种基于氮化硼纤维的三维网络结构材料可应用于有机污染物处理，也可作为功能复合材料的增强体、贵金属催化剂载体。
本发明方法基于三聚氰胺和硼酸水浴合成M·2B原纤维的方法，通过冷冻成型与干燥构建了M·2B原纤维三维网络结构；借助常规的热处理工艺将原纤维网络结构转化为氮化硼纤维网络结构。该方法克服了模板法难以制备大尺寸产品的缺点，也避免了直接以氮化硼材料组装三维结构需进行的功能化改性过程，整体不涉及复杂的合成条件与毒性的原材料，成本低廉，工艺简单，绿色环保，适合规模化制备。
附图说明
图1是本发明优选实施例1所得M·2B原纤维的扫描电镜图片
图2是本发明优选实施例1所得M·2B原纤维的X射线衍射图谱
图3是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维三维网络结构的光学照片；
图4是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维三维网络结构的扫描电镜图片；
图5是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维的元素能谱；
图6是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维的X射线衍射图谱；
图7是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维的透射电镜图片；
图8是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维三维网络结构浮于水面的光学照片；
图9是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维三维网络结构吸附水面漂浮的油类的光学照片。
图10是本发明优选实施例1所得氮化硼纤维三维网络结构的压缩性能测试曲线；
具体实施方式
以下结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
实施例
以下实施例中，所使用氮气或氩气均为纯度≥99.99％的高纯氮气或氩气；其它所使用的化学试剂，如无特殊说明，均通过常规商业途径获得。本发明中所用的水循环抽滤机、冷冻干燥机均为公知设备。
实施例1
S1、合成原纤维：将三聚氰胺和硼酸加入去离子水中，每100毫升去离子水添加1.26克三聚氰胺与1.86克硼酸，两者摩尔比例为1:3，将该体系放入85℃水浴中加热搅拌直至溶质完全溶解，继续保温搅拌30分钟，形成无色透明溶液；随后将其置于30℃下冷却，析出沉淀物，静置24小时后，过滤得到固体沉淀物，并置于50℃恒温干燥箱中保温24小时，得到干燥后的白色固体，图1的扫描电镜图显示其为纤维形貌，图2的X射线衍射图谱表明其结构为C3N6H6·2H3BO3分子晶体，即M·2B；
S2、原纤维三维结构成型：将干燥的M·2B原纤维加入去离子水，每100毫升去离子水添加10.0克原纤维，在80℃水浴条件下保温搅拌2小时形成流动性的浆料，将其倒入圆柱形模具中，在30℃环境下冷却并静置5小时，随后放入冰箱进行冷冻，冷冻温度为-12℃，随后放入冷冻干燥机中低温干燥120小时，温度维持在5℃左右，冷冻干燥室气压维持在120帕左右，得到干燥的圆柱形的原纤维三维网络结构；
S3、无机化处理：将原纤维三维网络结构放入管式炉中，以1.0升/分钟的流量通入氮气，以5℃/分钟速率升温至1000℃，保温1小时，随后停止通气，并自然冷却至室温；
S4、高温结晶化处理：将无机化处理得到的中间产物放入石墨炉中，以1.0升/分钟的流量通入氮气，并以5℃/分钟速率升温至1700℃，保温3小时，随后停止通气，并自然冷却至室温，得到氮化硼纤维三维网络结构。
图1为本实施例中所制备的M·2B原纤维的扫描电镜图片，图2对应M·2B原纤维的X射线衍射图谱。图3所示为圆柱形氮化硼纤维三维网络结构的光学照片，而图4中的扫描电镜展示了网络结构内部的纤维束形貌，其直径分布范围2～15微米，为多根纤维组合在一起形成的纤维束，图5中相应的元素能谱证实了纤维主要由硼、氮元素组成，而图6中的X射线衍射谱也证实了纤维晶体结构为部分结晶的氮化硼相，图7中的透射电镜图片显示三维网络结构中氮化硼纤维微观结构为乱层石墨状，即t-BN相。图8所示为所制备的氮化硼纤维三维网络结构可漂浮于水面上，通过质量与体积计算出该制品的体积密度为45毫克/立方厘米，图9则表明该结构吸附漂浮于水面上的油类，其孔隙率97.3％为饱和吸收油类体积与其总体积之比，通过万能力学性能试验机测试制品的压缩性能，得到其在形变50％时抗压强度为0.016兆帕。
总而言之，该制品具有轻质、高强以及疏水的特性，可用于油水污染物处理、功能复合材料增强、贵金属催化剂负载等方面。
实施例2
S1、合成原纤维：将三聚氰胺和硼酸加入水中，将三聚氰胺和硼酸加入水中，每100毫升水添加1.26克三聚氰胺与1.24克硼酸，两者摩尔比例为1:2，将该体系放入80℃水浴中加热搅拌直至溶质完全溶解，继续保温搅拌10分钟，形成无色透明溶液；随后将其置于20℃下冷却，析出沉淀物，静置10小时后，过滤得到固体沉淀物，并置于80℃恒温干燥箱中保温5小时，得到干燥后的白色的M·2B原纤维；
S2、原纤维三维结构成型：将干燥的M·2B原纤维加入水中，每100毫升水添加5.0克原纤维，在50℃水浴条件下保温搅拌0.5小时形成流动性的浆料，将其倒入圆柱形模具中，在20℃环境下冷却并静置24小时，随后采用液氮将其冷冻成型，冷冻温度为-80℃，随后放入冷冻干燥机中低温干燥120小时，温度维持在20℃左右，冷冻干燥室气压维持在200帕左右，得到干燥的圆柱形的原纤维三维网络结构；
S3、无机化处理：将原纤维三维网络结构放入管式炉中，通入氩气，流量为0.8升/分钟，以10℃/分钟速率升温至1000℃，保温1小时，随后停止通气，并自然冷却至室温；
S4、高温结晶化处理：将无机化处理得到的中间产物放入石墨炉中，以0.8升/分钟的流量通入氮气，并以10℃/分钟速率升温至1600℃，保温5小时，随后停止通气，并自然冷却至室温，得到氮化硼纤维三维网络结构，其体积密度为24毫克/立方厘米，孔隙率为98.6％，抗压强度为0.007兆帕。
实施例3
S1、合成原纤维：将三聚氰胺和硼酸加入去离子水中，每100毫升水添加2.52克三聚氰胺与6.20克硼酸，两者摩尔比例为1:5，将该体系放入95℃水浴中加热搅拌直至溶质完全溶解，继续保温搅拌30分钟，形成无色透明溶液；随后将其置于30℃室温下冷却，析出沉淀物，静置24小时后，过滤得到固体沉淀物，并置于60℃恒温干燥箱中保温15小时，得到干燥后的白色固体，即M·2B原纤维；
S2、原纤维三维结构成型：将干燥的M·2B原纤维加入水中，每100毫升水添加22.5克原纤维，在95℃水浴条件下保温搅拌5小时形成流动性的浆料，将其倒入圆柱形模具中，在25℃环境下冷却并静置24小时，随后放入冰箱冷冻成型24小时，冷冻温度为-5℃，随后放入冷冻干燥机中低温干燥72小时，温度维持在5℃左右，冷冻干燥室气压维持在40帕左右，得到干燥的圆柱形的原纤维三维网络结构；
S3、无机化处理：将原纤维三维网络结构放入管式炉中，以1.0升/分钟的流量通入混合比为4:1的氨气和氩气，以5℃/分钟速率升温至800℃，保温5小时，随后停止通气，并自然冷却至室温；
S4、高温结晶化处理：将无机化处理得到的中间产物放入氮化硼坩埚中，以1.0升/分钟的流量通入氮气，并以5℃/分钟速率升温至2000℃，保温1小时，随后停止通氮气，并自然冷却至室温，得到氮化硼纤维三维网络结构，其体积密度为110毫克/立方厘米，孔隙率为93.4％，抗压强度为0.038兆帕。
实施例4
S1、合成原纤维：将三聚氰胺和硼酸加入去离子水中，每100毫升水添加1.26克三聚氰胺与1.86克硼酸，两者摩尔比例为1:3，将该体系放入85℃水浴中加热搅拌直至溶质完全溶解，继续保温搅拌20分钟，形成无色透明溶液；随后将其置于25℃环境下冷却，析出沉淀物，静置15小时后，过滤得到固体沉淀物，并置于60℃恒温干燥箱中保温24小时，得到干燥后的M·2B原纤维；
S2、原纤维三维结构成型：将M·2B原纤维加入水中，每100毫升水加入7.5克原纤维，在60℃水浴条件下保温搅拌2小时形成流动性的浆料，将其倒入圆柱形模具中，在25℃环境下冷却并静置12小时，随后用液氮将其冷冻成型，冷冻温度为-20℃，随后放入冷冻干燥机中低温干燥120小时，温度维持在20℃左右，冷冻干燥室气压维持在50帕左右，得到干燥的圆柱形的原纤维三维网络结构；
S3、无机化处理：将原纤维三维网络结构放入管式炉中，通入氨气，流量为0.9升/分钟，以8℃/分钟速率升温至1000℃，保温1小时，随后停止通气，并自然冷却至室温；
S4、高温结晶化处理：将无机化处理得到的中间产物放入氮化硼坩埚中，以0.9升/分钟的流量通入氮气，并以8℃/分钟速率升温至1700℃，保温1小时，随后停止通气，并自然冷却至室温，得到氮化硼纤维三维网络结构，其体积密度为36毫克/立方厘米，孔隙率为97.8％，抗压强度为0.011兆帕。
实施例5
S1、合成原纤维：将三聚氰胺和硼酸加入水中，每100毫升水1.26克三聚氰胺与1.84克硼酸，将该体系放入85℃水浴中加热搅拌直至溶质完全溶解，继续保温搅拌30分钟，形成无色透明溶液；随后将其置于30℃室温下冷却，析出沉淀物，静置24小时后，过滤得到固体沉淀物，并置于60℃恒温干燥箱中保温24小时，得到干燥后的M·2B原纤维；
S2、原纤维三维结构成型：将M·2B原纤维加入去离子水，每100毫升水17.5克原纤维，在85℃水浴条件下保温搅拌2小时形成流动性的浆料，将其倒入圆柱形模具中，在30℃环境下冷却并静置12小时，随后用液氮将其冷冻成型0.5小时，冷冻温度为-50℃，随后放入冷冻干燥机中低温干燥90小时，温度维持在12℃左右，冷冻干燥室气压维持在50帕左右，得到干燥的圆柱形的原纤维三维网络结构；
S3、无机化处理：将原纤维三维网络结构放入管式炉中，通入氨气，流量为1.0升/分钟，以10℃/分钟速率升温至900℃，保温3小时，随后停止通气，并自然冷却至室温；
S4、高温结晶化处理：将无机化处理得到的中间产物放入氮化硼坩埚中，以1.0升/分钟的流量通入混合比为1:1的氮气和氩气，并以10℃/分钟速率升温至1900℃，保温1小时，随后停止通氮气，并自然冷却至室温，得到氮化硼纤维三维网络结构，其体积密度为94毫克/立方厘米，孔隙率为94.3％，抗压强度为～0.031兆帕。

Claims (10)

1.一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于：按以下步骤实施：
S1、合成原纤维：在一定温度下，将三聚氰胺和硼酸加入水中进行搅拌直至完全溶解，此后在恒温条件下继续保温一定时间，随后将溶液冷却至室温，析出絮状沉淀物，静置，抽滤得到固体沉淀物；将固体沉淀物在一定温度下保温干燥，得到白色的纤维状固体；
S2、原纤维三维结构成型：
S201、将S1产物加入到水中，加热搅拌，获得具有流动性的浆料；
S202、将浆料倒入模具中，冷却静置，然后冷冻成型后进行低温真空干燥，得到具有一定形状的三维网络结构；
S3、无机化处理：在一定气氛下，高温无机化处理；
S4、高温结晶化处理：在一定气氛下，高温结晶化处理，得到最终产物。
2.根据权利要求1所述的一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于：
S1步中：
所述三聚氰胺与硼酸的摩尔比例为1:2～5，每100毫升水中三聚氰胺的添加量为1.26～2.52克，搅拌溶解温度为80-95℃，完全溶解后继续保温10-30分钟，随后将溶液冷却至20-30℃；静置10-24小时后抽滤；
所述保温干燥的条件为50-80℃温度下保温干燥5-24小时；
S201步中：
所述S1产物的添加量为每100毫升水5.0～22.5克，所述加热搅拌的条件为：加热至50-95℃，保温并搅拌0.5～5.0小时；
S202步中：
所述冷却静置的条件为在20-30℃环境中自然冷却，静置5-24小时；
所述冷冻成型，或用液氮速冻实现成型，或放入冰箱中冰冻成型；
所述低温真空干燥的条件为：温度为0℃到室温之间，气压40～200Pa，时间为72-120小时；
S3步中：
所述高温无机化处理的具体步骤为，在氨气，或者氮气，或者氩气，或者三者任意比例的混合气氛下，升温至800～1000℃下保温1～5小时；气流量为0.8～1.0升/分钟，升温速率为5～10℃/分钟；
S4步中：
所述高温结晶化处理的具体步骤为，在氮气，或者氩气，或者二者任意比例的混合气氛下，升温至1600～2000℃保温1～5小时；进一步的，气流量为0.8～1.0升/分钟，升温速率为5～10℃/分钟。
3.根据权利要求2所述的一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于，在S1和S2步中，溶剂均选用去离子水。
4.根据权利要求2所述一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于，
在S202步中：液氮速冻实现成型的温度在-80～-20℃；
或者，冰箱冷冻成型的温度为-12～-5℃。
5.根据权利要求2所述的一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于，在S2步中，S1产物在水中的添加量为每100毫升水10.0～17.5克。
6.根据权利要求2所述的一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于，S3步中选用氨气，S4步选用氮气。
7.根据权利要求2所述的一种氮化硼纤维三维结构材料的制备方法，其特征在于，在S4步中，所述中间产物放置于氮化硼坩埚中进行高温结晶化处理。
8.一种由权利要求1～7所述任意方法制备得到的氮化硼纤维三维结构材料，其特征在于，所述材料为通过氮化硼纤维构建的三维网络结构，微观上为乱层石墨状结构，即t-BN相，其中氮化硼纤维直径为2～15微米，材料体积密度为24～110毫克/立方厘米，孔隙率为93.4～98.8％，抗压强度为0.007～0.038兆帕。
9.根据权利要求8所述的一种氮化硼纤维三维结构材料，其特征在于，所述材料的体积密度和孔隙率可调。
10.根据权利要求8所述的一种氮化硼纤维三维结构材料的应用，其特征在于，该材料应用于油水污染物处理、功能复合材料增强、贵金属催化剂负载。
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