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氮化硼是如何获取的

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浏览:1-$thisrow.Hits-1 发布日期:2019-05-27 17:20:56【
信息摘要:

氮化硼是一种化工添加剂,自然界是不存在的。目前所使用的氮化硼产品都是通过现代科技合成的。氮化硼问世于100多年前,最早的应用是作为高温润滑剂的六方氮化硼[简称:h—BN,或a—BN,或g—BN(...

氮化硼是一种化工添加剂,自然界是不存在的。目前所使用的氮化硼产品都是通过现代科技合成的。

氮化硼问世于100多年前,最早的应用是作为高温润滑剂的六方氮化硼[简称:h—BN,或a—BN,或g—BN(即石墨型氮化硼)],h—BN不仅其结构而且其性能也与石墨极为相似,且自身洁白,所以俗称:白石墨。

氮化硼


主要制作方法有:

高温高压合成法

1957年Wentorf首次人工合成立方BN。在温度接近或高于1700℃,最低压强为11~12GPa时,由纯六方氮化硼(HBN)直接转变成立方氮化硼(CBN)。随后人们发现使用催化剂可大幅度降低转变温度和压力。常用的催化剂为:碱和碱土金属、碱和碱土氮化物、碱土氟代氮化物、硼酸铵盐和无机氟化物等。其中以硼酸铵盐作催化剂所需的温度和压力最低,在1500℃时所需压力为5GPa,而在压力为6GPa时其温度区间为600~700℃。由此可见,虽然加催化剂可大大降低转变温度和压力,但所需的温度和压力还是较高。因而其制备的设备复杂、成本高,其工业应用受到限制。

化学气相合成法

1979年Sokolowski成功利用脉冲等离子体技术在低温低压下制备成立方氮化硼(CBN)膜。所用设备简单,工艺易于实现,因此得到迅速发展。已出现多种气相沉积方法。传统来讲主要是指热化学气相沉积。实验装置一般由耐热石英管和加热装置组成,基体既可以通过加热炉加热(热壁CVD),也可以通过高频感应加热(冷壁CVD)。反应气体在高温基体表面发生分解,同时发生化学反应沉积成膜,反应气体有BCl3或B2H4与NH3的混合气体。

水热合成法

此方法是在高压釜里的高温、高压反应环境中,采用水作为反应介质,使得通常难溶或不溶的物质溶解,反应还可进行重结晶。水热技术具有两个特点,一是其相对低的温度,二是在封闭容器中进行,避免了组分挥发。作为一种低温低压合成方法,被用于在低温下合成立方氮化硼。

苯热合成法

作为近几年兴起的一种低温纳米材料合成方法,苯热合成受到广泛关注。苯由于其稳定的共轭结构,是溶剂热合成的优良溶剂,最近成功地发展成苯热合成技术,如反应式:

BCl3+Li3N→BN+3LiCl或BBr3+Li3N→BN+3LiBr反应温度只有450℃,苯热合成技术可以在相对低的温度和压力下制备出通常在极端条件下才能制得的、在超高压下才能存在的亚稳相。这种方法实现了低温低压制备立方。但是这种方法尚处于实验研究阶段,是一种很有应用潜力的合成方法。

自蔓延技术

利用外部提供必要的能量诱发高放热化学反应,体系局部发生反应形成化学反应前沿(燃烧波),化学反应在自身放出热量的支持下快速进行,燃烧波蔓延整个体系。这种方法虽然是传统的无机合成方法,但近几年才有报道用于氮化硼的合成。

碳热合成技术

该方法是在碳化硅表面上,以硼酸为原料的,碳为还原剂,氨气氮化得到氮化硼的方法,所得产物纯度很高,对于复合材料的制备具有很大的应用价值。

离子束溅射技术

利用粒子束溅射沉积技术,得到立方氮化硼六方氮化硼的混合产物。这种方法虽然杂质较少,但是由于反应条件难以控制,因此产物的形态难以控制,对这种方法的研究还有很大的发展潜力。

激光诱发还原法

用激光作为外加能源,诱发反应前驱体之间的氧化还原反应,并使B和N结合从而生成氮化硼,但是这种方法得到的也是混合相。


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