六方氮化硼合成的新進展(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上六方氮化硼合成的新進展1、 前言：六方氮化硼，英文名稱為Hexagonal Boron Nitride，縮寫為h-BN。氮化硼是人工合成材料，盡管在19世紀早期已被合成出來，但直到20世紀的后半葉才開始發(fā)展成為一個被廣泛應用的材料。1硼和氮在元素周期表中都與碳相鄰，當硼和氮形成化合物時，它們有著相同的外層電子結構，這使得硼和氮的原子半徑同碳很相似。所以當氮化硼同碳在晶體結構上展示出相近的性質是很正常的。碳有兩種晶形，石墨和金剛石，氮化硼則存在六方和立方兩種晶形。2氮化硼除了六方晶型和立方晶型外，還存在一種叫做亂層結構的氮化硼，簡稱t-BN，它可以看做是六方氮硼的一種形

2、態(tài)，這種氮化硼同一般的六方氮化硼不同，t-BN中原子層的排列是隨機的。它與六方氮化硼的性能相似，在高溫下（1400）會轉變成六方氮化硼。在XRD圖譜上，2為41-44°處的雙峰是t-BN的特征峰。氮化硼作為一種高性能的無機陶瓷粉末，它具有良好的化學惰性、高溫潤滑性、高導熱性能好、高介質擊穿強度、高體積電阻系數等特點，在各個工業(yè)領域都有應用。22、 氮化硼近年來，新的應用層出不窮，各種形式的氮化硼粉末，如納米級的顆粒、球形顆粒、大結晶產品、亂層結構等，也在不斷地使用新的合成工藝被合成出來。1、國內傳統的合成方法是無水硼砂與氯化銨或尿素等混合后，1000下在管式爐中于氨氣保護下反應，再經

3、水洗、酸洗得到氮化硼產品。3其反應式為：Na2B4O7 + 2NH4Cl + NH3 4BN + 2NaCl + 7H2ONa2B4O7 + 2(NH2)CO 4BN + 2Na2O + 4H2O + 2CO2 在該反應中，一般采用使含氮化合物過量的方法，得到的氮化硼為微細結晶的六方氮化硼，其氮化硼含量大致在98-99，其結晶完整度稍低，粒度一般在1微米以下。2、還有使用無水硼砂與三聚氰胺作為硼源及氮源進行反應，制得氮化硼4，其反應式為：3NaB4O7 + 2C3N3(NH2)3 12BN + 3Na2O + 6CO2 + 6H2O此方法與上述方法合成出的產品有所不同，其合成出的六方結晶形態(tài)不

4、完整，有些外國廠商認為此方法合成出的氮化硼為六方亂層結構（hexagonal turbostratic crystals），也簡稱為t-BN，由于該種氮化硼的結晶在低溫下不完整，當在高溫（1600-2000）下，其結晶反而會生長的較大且完整，因此該方法生產出的產品如經過高溫精制工序，會生成3-5微米的較大結晶。3、當使用硼酸和三聚氰胺分別作為硼源和氮源時567，其反應式為：3H3BO3 + C3N3(NH2)3 = 3BN + 3CO2 + 3NH3 + 3H2O在小于1000下反應，由該方法制得的產品其晶體結構為大量的六方亂層結構，由于沒有生成好的結晶，其產品粒徑為亞微米級，適用于作為填料及

5、高級陶瓷原料使用。當低溫產品經過高溫精制后，它可得到10-20微米級的，高結晶度的六方氮化硼產品，適用于較高級的場合使用，如脫模劑、化妝品、電氣絕緣填料等方面。4、在所有的工業(yè)規(guī)模生產中，還有一種方法，即氣相沉積技術（CVD）生產的氮化硼粉末及制品，其所生產的氮化硼產品稱為熱解氮化硼（Pyrolysis Boron Nitride），簡寫為PBN。該方法的化學反應式為：BCl3 + NH3 = BN + 3HCl熱解法可以直接在一個模具上進行沉積成形，直接生產出純氮化硼制品，也可以生產PBN的粉末，該法成本較高，但產品純度是所有工業(yè)規(guī)模生產方法中最高的，可達到99.9以上。適用于特殊方面的需求

6、。5、 G.E公司制備了球形氮化硼產品，用于電子工業(yè)中的散熱器，可提供各向同性的氮化硼團塊，其導熱性能最高可達其他氮化硼填料的兩倍。關于它的生產方法，目前主要有兩條路線。2005年G. Lynn Wood, Jerzy F. Janik, Mandana Z. Visi8等使用硼酸胍做為前驅體，使用氣相合成法生成了球形結晶的六方氮化硼粉末。有意思的如果同樣的前驅體，使用粉末燒結合成氮化硼時，生成的是片狀結晶的氮化硼。而在世界專利09/9中，使用的是等離子體噴射技術，將普通的六方氮化硼經過高溫噴射技術，使之成為球形結晶。在工業(yè)生產過程中，第二種方法是很有效的。6、 使用三氯環(huán)硼氮烷（TCB）作為

7、前驅體合成六方氮化硼最近研究的很多10，這個方法有一個優(yōu)點，是可以將TCB通過精餾的方法提純，從而可以得到高純的六方氮化硼粉體，可用于一些特殊的行業(yè)要求。但該前驅體成本過高，限制了它的一些工業(yè)化應用。7、 氮化硼納米管的制備是近年來氮化硼研究的一個熱點問題11。除了在氧化溫度上優(yōu)于碳納米材料外，氮化硼納米管還具有碳納米管所不具有的熱電性和壓電性，另外，在機械性質上氮化硼納米管材料也比碳納米管有很大改善。合成氮化硼納米管大都采用電弧放電、激光燒蝕、化學氣相沉積等方法。文獻14介紹了使用硼氫化鈉和氯化銨作為原料，以碳納米管作為模板來大規(guī)模合成氮化硼納米管的方法。3、 結論本文介紹了新型的六方氮化硼

8、的合成方法，其合成出的六方氮化硼具備新穎的特性，在應用中具有很好的性能。參考文獻：1鄭學家，硼化合生產與應用，化學工業(yè)出版社，2007，2R. Haubner, M. Wilhelm, R. Weissenbacher, B. Lux， Boron Nitrides - Properties, Synthesis and Applications 3胡婉瑩，現代技術陶瓷，2002年第2期，P35-364倪坤，常青等，丹東化工，1992年第3期，P28-305US patent 6US patent 7US patent 8G. Lynn Wood, Jerzy F. Janik, Mandana Z. Visi,Chem. Mater., 2005, 17 (7), 1855-18599世界專利09/10王鈺，六方氮化硼前驅體的合成研究，北京化工大