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氮化硼和其一些制备方法

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作者:Trunnamanbetx网址登录no.
更新时间:2021-06-28 13:42:15
氮化硼 超过100年前出现,最早的应用是六角形硼氮 E,或H-BN,作为高温润滑剂。H-BN的结构和性能与石墨非常相似,本质上是白色的,因此通常称为白色石墨。
氮化硼的结构是六边形晶体,最常见的是石墨晶格,还有无定形变体。除了六边形晶体形式外,还有其他晶体形式的氮化硼,包括:罗姆束氮化硼(缩写:R-Bn),立方氮化物(缩写:C-BN),纯钛矿型氮化物(缩写:W-BN)。人们甚至发现了像石墨烯这样的二维氮化硼晶体(类似于MOS:二维晶体)。
1957年,温多夫首次合成了立方BN。当温度接近或高于1700℃,最小压力为11-12 GPa时,纯六方氮化硼(HBN)直接转化为立方氮化硼(CBN)。随后,人们发现使用催化剂可以大大降低转变温度和压力。常用的催化剂有:碱土金属、碱土氮化物、碱土氟氮化物、硼酸铵和无机氟化物。其中,硼酸铵作为催化剂所需的温度和压力最低。在1500时,需要的压力是5GPa ,温度范围为600700 当压力为6gpa时。可以看出,尽管添加催化剂可以大大降低过渡温度和压力,但所需的温度和压力仍然相对较高。因此,其制备设备复杂且昂贵,其工业应用有限。

几种氮化硼制备方法
1.化学蒸气合成
1979年,Sokolowski成功地使用了脉冲等离子体技术,在低温和低压下制备立方氮化硼(CBN)膜。使用的设备简单,过程易于实现,因此它已经发展迅速。出现了各种气相沉积方法。传统上讲,它主要是指热化学气相沉积。实验装置通常由耐热石英管和加热装置组成。可以通过加热炉(热壁CVD)或高频感应加热(冷壁CVD)加热基板。反应气体在高温底物的表面上分解,同时,发生化学反应以沉积薄膜。反应气体是BCL3或B2H4和NH 3的混合气体。
2.水液合成
该方法使用水作为高压釜中高温和高压反应环境中的反应介质,以溶解通常不溶于不溶性或不溶性物质,并且反应也可以重结晶。水热技术具有两个特性,一个是其相对较低的温度,另一个是它在封闭的容器中进行以避免组分的挥发。作为低温和低压合成方法,它用于在低温下合成立方硼氮化物。
3.苯热合成
作为近年来出现的低温纳米材料合成方法,苯热合成已受到广泛的关注。由于其稳定的共轭结构,苯是一种用于溶剂热合成的优异溶剂。最近,它已成功地发展成苯热合成技术,例如反应配方:
BCL3 + Li3N→BN + 3LICL
BBR3 + LI3N→BN + 3LIBR
反应温度仅为450℃,苯热合成技术可以产生亚稳态相,该亚稳态相只能在极端条件下制备,且温度和压力相对较低,只能在超高压下存在。该方法实现了在低温低压下制备立方氮化硼。但该方法仍处于实验研究阶段,是一种具有很大应用潜力的综合方法。
4.自我繁殖的技术
来自外部的必要能量用于诱导高放热化学反应,并且该系统在本地反应以形成化学反应前进(燃烧波)。化学反应随着其自身的热释放的支持迅速进行,并且燃烧波在整个系统上传播。虽然该方法是传统的无机合成方法,但近年来刚刚报道了氮化硼的合成。

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