離子疊氮化合物課件

氮氮1單質(zhì)氮在常況下是一種無色無臭的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣體密度是1.25g·dm-3,熔點(diǎn)63K,沸點(diǎn)75K，臨界溫度為126K，它是個(gè)難于液化的氣體。在水中的溶解度很小，在283K時(shí)，一體積水約可溶解0.02體積的N2。氮單質(zhì)的物理性質(zhì)單質(zhì)氮在常況下是一種無色無臭的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣2氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2,對成鍵有貢獻(xiàn)的是三對電子，即形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵。由于N2分子中存在叁鍵N≡N，所以N2分子具有很大的穩(wěn)定性，將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的雙原子分子中最穩(wěn)定的。

單質(zhì)氮的結(jié)構(gòu)氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?單質(zhì)氮的結(jié)構(gòu)3工業(yè)制氮工業(yè)上一般將空氣液化后分離出氮?dú)夤I(yè)制氮工業(yè)上一般將空氣液化后分離出氮?dú)?加熱亞硝酸銨的溶液：NH4NO2(aq)→N2↑+2H2O亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用：NH4Cl+NaNO2→NaCl+2H2O+N2↑將氨通過紅熱的氧化銅:2NH3+3CuO→3Cu+3H2O+N2↑氨與溴水的反應(yīng)：8NH3+3Br2(aq)→6NH4Br+N2↑重鉻酸銨加熱分解：(NH4)2Cr2O7→Cr2O3+4H2O+N2↑實(shí)驗(yàn)室制氮法加熱亞硝酸銨的溶液：實(shí)驗(yàn)室制氮法5氮的氧化數(shù)分析氮的氧化數(shù)分析6離子疊氮化合物課件7疊氮化合物是疊氮酸(HN3)的衍生物,它們的分子特征是含有疊氮基(-N3)

根據(jù)Panling的經(jīng)典電負(fù)性概念,疊氮基團(tuán)的電負(fù)性是2.95和3.18,與氯的電負(fù)性3.0相接近.因此早期的疊氮化合物的分類都是以傳統(tǒng)的類鹵化物的概念,根據(jù)電離度來劃分疊氮化合物.分類離子疊氮化合物(NaN3)共價(jià)鍵疊氮化合物(IN3)疊氮配位化合物(Na2[Sn(N3)6])重金屬疊氮化合物(Pb(N3)2)化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)不同

疊氮化合物是疊氮酸(HN3)的衍生物,它們的分子特征是含有疊8疊氮化合物的分子結(jié)構(gòu)與價(jià)鍵

具有共價(jià)鍵的

有機(jī)疊氮化合物組測定晶體結(jié)構(gòu)的物理方法分子軌道理論早期對-N3基團(tuán)的研究提出兩種結(jié)構(gòu)式具有對稱性疊氮基團(tuán)在某種程度上有離子結(jié)合的無機(jī)疊氮化合物組疊氮化合物的分子結(jié)構(gòu)與價(jià)鍵具有共價(jià)鍵的

有機(jī)疊氮化合物組測9通常離子型無機(jī)疊氮化合物的結(jié)構(gòu)分析研究較多,一般認(rèn)為-N3基團(tuán)結(jié)構(gòu)如同二氧化碳(O=C=O)的一樣,屬于對稱線性結(jié)構(gòu)

三個(gè)N原子上電子云是均勻分布的有些疊氮化合物-N3基團(tuán)系不對稱線性鏈狀結(jié)構(gòu).以HN3為例其典型的結(jié)構(gòu)為通常離子型無機(jī)疊氮化合物的結(jié)構(gòu)分析研究較多,一般認(rèn)為-N3基10離子疊氮化合物課件11從上表可知：NA-NB介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間,NB-NC介于碳碳雙鍵和碳碳叁鍵之間從上表可知：12大多數(shù)疊氮化合物極其不穩(wěn)定、易爆炸使用制備時(shí)一定要注意安全大多數(shù)疊氮化合物極其不穩(wěn)定、易爆炸13氮化硅氮化硅的性能及應(yīng)用氮化硅微粉的制備方法

氮化硅氮化硅的性能及應(yīng)用氮化硅微粉的制備方法14氮化硅的性能及應(yīng)用

氮化硅纖維

氮化硅薄膜

納米氮化硅

氮化硅基陶瓷

氮化硅的性能及應(yīng)用氮化硅纖維氮化硅薄膜納米氮化硅氮化15Si3N4的結(jié)構(gòu)原子晶體熔點(diǎn)：1878。C原子晶體空間網(wǎng)狀Si3N4的結(jié)構(gòu)熔點(diǎn)：1878。C16氮化硅基陶瓷1密度和熱膨脹系數(shù)小、

2硬度大、

3彈性模量高

4熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性

5好耐腐蝕、抗氧化,

6表面摩擦系數(shù)小等

1成本較高

2質(zhì)量保證缺乏可靠

3抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度低

4易發(fā)生脆性斷裂優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)氮化硅基陶瓷1密度和熱膨脹系數(shù)小、

2硬度大、

3彈17汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的元件,包括渦輪增壓器上的輪子、燃燒室、搖臂、噴嘴等。陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)可以明顯改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。用氮化硅制成的渦輪輪子,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可減少40%,增壓響應(yīng)時(shí)間快30%,并明顯改善了低速時(shí)的加速度。

氮化硅的高溫結(jié)構(gòu)性能也擴(kuò)大了其使用范圍,增加了惡劣環(huán)境下的使用壽命。用于刀具、球磨軸承、泵封材料和其他耐磨器件的材料等。

氮化硅基陶瓷用途汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的元件,包括渦輪增壓器上的輪子、燃燒室、搖臂、噴18優(yōu)越的力學(xué)性能良好的耐熱沖擊性高耐氧化性高絕緣性良好的彈性模量氮化硅纖維金屬陶瓷基復(fù)合材料的增張材料；防熱功能復(fù)合材料的制備。應(yīng)用優(yōu)越的力學(xué)性能氮化硅纖維金屬陶瓷基復(fù)合材料的增張材料；應(yīng)用19作為減反射膜.氮化硅不僅有著極好的光學(xué)性能(入=632.8nm時(shí)折射率在1.8-2.5之間.而最理想的封裝太陽電池減反射膜折射率在2.1-2.25之間)和化學(xué)性能.還能對質(zhì)量較差的硅片起到表而和體內(nèi)鈍化作用.提高電池的短路電流。因此.采用氮化硅薄膜作為晶體硅太陽電池的減反射膜己經(jīng)成為光伏學(xué)界的研究熱點(diǎn)。

氮化硅薄膜作為減反射膜.氮化硅不僅有著極好的光學(xué)性能(入=632.820納米氮化硅粉體添加到立體光造型樹脂中，能夠有效降低固化體積收縮率，提高零件的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。納米氮化硅復(fù)合樹脂基木滿足立體光（？）造型要求。納米氮化硅納米氮化硅粉體添加到立體光造型樹脂中，能夠有效降低固化體積收21硅粉直接氮化法

SiO2還原氮化法

液相法

氣相法

氮化硅微粉的制備方法硅粉直接氮化法SiO2還原氮化法液相法氣相法氮化硅微22用化學(xué)純的硅粉(粒徑<10μm、純度至少在95%以上),在NH3,N2+H2或N2氣氛中直接與氮反應(yīng)實(shí)現(xiàn)原理硅粉直接氮化法

為什么要限制硅粉的粒徑和純度？用化學(xué)純的硅粉(粒徑<10μm、純度至少在95%以上),在N23改進(jìn)：用Mg還原得到的納米尺寸的硅,可以在較低的溫度(1150℃)下氮化,得到的氮化硅無須碾磨,細(xì)度在0.1~0.3μm之間。這預(yù)示著這種方法還有進(jìn)一步發(fā)展?jié)摿Α?/p>

優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡單,成本低。缺點(diǎn)：反應(yīng)慢,故需較高的反應(yīng)溫度和較長的反應(yīng)時(shí)間,粒徑分布較寬,而且產(chǎn)物是塊狀的需要進(jìn)一步經(jīng)過粉碎、磨細(xì)和純化才能達(dá)到質(zhì)量要求。改進(jìn)：優(yōu)點(diǎn)：24將SiO2的細(xì)粉與碳粉混合后,通過熱還原首先生成SiO2,然后SiO2再被氮化生成塊狀的氮化硅?？偟幕瘜W(xué)反應(yīng)式為

SiO2還原氮化法

原理將SiO2的細(xì)粉與碳粉混合后,通過熱還原首先生成SiO2,然25特點(diǎn)：原料來源豐富,反應(yīng)產(chǎn)物是疏松粉末,毋需粉碎處理,從而避免了雜質(zhì)的重新引入,氮化硅粉末粒型規(guī)整,粒度分布窄。含量高,但含碳和氧高,必須想辦法除去多余的部分。

特點(diǎn)：26液相法的化學(xué)反應(yīng)式如下

液相法

原理液相法的化學(xué)反應(yīng)式如下液相法原理272利用溶于有機(jī)溶劑中(如芳香族溶劑,該溶劑不溶于液氨),反應(yīng)時(shí)在界面進(jìn)行,生成的沉淀析出,而副產(chǎn)物NH4Cl溶于液氨中,得到的NH4Cl過濾洗凈后加熱產(chǎn)生氮化硅Q1如何控制反應(yīng)速度？2如何除凈副產(chǎn)物A1降低反應(yīng)溫度和稀釋反應(yīng)物濃度2利用溶于有機(jī)溶劑中(如芳香族溶劑,該溶劑不溶于液氨),28優(yōu)點(diǎn)：純度高、粒徑微細(xì)且均勻。

日本UBE公司用此法早己在1992就建成了年產(chǎn)300t的生產(chǎn)線。這是當(dāng)時(shí)世界上最大規(guī)模生產(chǎn)氮化硅粉末的生產(chǎn)線,它的生產(chǎn)能力相當(dāng)于1990年日本國內(nèi)氮化硅的總消耗量。改進(jìn)：把SiCl4用N2稀釋后通入液氨中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)熱可由氨蒸發(fā)的潛熱吸收掉。如在618KPa和0℃下反應(yīng)生成的,在1200~1500℃下加熱得到的氮化硅粒子均勻,大小為0.12~0.13mm。由于去掉了有機(jī)溶劑,所以產(chǎn)物純度更高,并且降低了成本。優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)：把SiCl4用N2稀釋后通入液氨中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)29原理氣相法

與氣體可以直接在高溫下反應(yīng)生產(chǎn)氮化硅,副產(chǎn)物首先是,其在高溫下很快升華分解?；瘜W(xué)反應(yīng)式為特點(diǎn)：由于是氣相反應(yīng),反應(yīng)時(shí)氣流易控制,產(chǎn)物純度高、超細(xì)?，F(xiàn)在該方法已經(jīng)發(fā)展到采用激光及等離子作為熱源進(jìn)行加熱合成。

原理氣相法與氣體可以直接在高溫下反應(yīng)生產(chǎn)氮化硅,副產(chǎn)物首先30LICVD(激光誘導(dǎo)氣相沉積)法利用反應(yīng)氣體分子對特定波長激光束的吸收而產(chǎn)生熱解或化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過核生長形成微粉。整個(gè)過程基本上還是一個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)和形核生長的過程。加熱速率快,高溫駐留時(shí)間短,迅速冷卻,可以獲得均勻超細(xì)、最低顆粒尺寸小于10nm的粉體。由于反應(yīng)中心區(qū)域與反應(yīng)器之間被原料氣隔離,污染小,能夠獲得穩(wěn)定質(zhì)量的粉體。LICVD法的關(guān)鍵,是選用對激光束波長產(chǎn)生強(qiáng)吸收的反應(yīng)氣體作為反應(yīng)源。

激光法？LICVD(激光誘導(dǎo)氣相沉積)法利用反應(yīng)氣體分子對特定波長激31等離子法特點(diǎn)：高溫、急劇升溫和快速冷卻。是制備超細(xì)陶瓷粉體的常用手段。等離子氣相合成法分為直流等離子體法(DC法)、高頻等離子體法(RF法)和復(fù)合等離子體法。DC法由于電極間電弧產(chǎn)生高溫,在反應(yīng)氣體等離子化的同時(shí),電極會(huì)熔化或蒸發(fā)而污染反應(yīng)產(chǎn)物。RF法主要缺點(diǎn)在于能量利用率低,穩(wěn)定性差。復(fù)合等離子法則采用DC法和RF法二者合一的方法,利用二者相互補(bǔ)充來制備陶瓷粉體。等離子法特點(diǎn)：高溫、急劇升溫和快速冷卻。是制備超細(xì)陶瓷粉體的32總結(jié)從產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低和生產(chǎn)規(guī)模大等幾個(gè)基本原則去加以綜合考慮。從目前國內(nèi)外的研究和應(yīng)用情況看,硅粉直接氮化的氣-固相反應(yīng)是比較成熟的工藝。但其產(chǎn)品質(zhì)量受到一定的局限。液相反應(yīng)法近年來發(fā)展較快,國外已建立了工業(yè)規(guī)模的氮化硅粉體生產(chǎn)線,但從總體上看仍存在一些技術(shù)問題和進(jìn)一步降低成本的問題。各種氣相反應(yīng)法均能制得高質(zhì)量的氮化硅粉末,但它們的生產(chǎn)成本還比較高,激光法和等離子體法的生產(chǎn)規(guī)模還相對較小,僅適宜應(yīng)用在某些特殊領(lǐng)域?？偨Y(jié)從產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低和生產(chǎn)規(guī)模大等幾個(gè)基本原則去加以綜合33氮在生活中的應(yīng)用氮在生活中的應(yīng)用34NO的理化常數(shù)國標(biāo)編號23009CAS號10102-43-9中文名稱一氧化氮英文名稱netrogenmonoxide;nitricoxide別

名氧化氮分子式NO外觀與性狀無色氣體分子量30.01沸

點(diǎn)-151℃熔

點(diǎn)-163.6℃

溶解性微溶于水密

度相對密度(水=1)1.27/-151℃穩(wěn)定性不穩(wěn)定危險(xiǎn)標(biāo)記6(有毒氣體)主要用途制硝酸、人造絲漂白劑、丙烯及二甲醚的安定劑NO的理化常數(shù)國標(biāo)編號23009CAS號10102-43-35一氧化氮與人體生物功能NO生物活性的發(fā)現(xiàn)

NO的生物學(xué)作用NO的化學(xué)行為

（1）在心血管系統(tǒng)中的作用NO在維持血管張力的恒定和調(diào)節(jié)血壓的穩(wěn)定性中起著重要作用。

（2）在免疫系統(tǒng)中的作用研究結(jié)果表明，NO可以產(chǎn)生于人體內(nèi)多種細(xì)胞。

（3）在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用有關(guān)L-Arg→NO途徑在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)方面的研究認(rèn)為，NO通過擴(kuò)散，作用于相鄰的周圍神經(jīng)元如突出前神經(jīng)末梢和星狀膠質(zhì)細(xì)胞，再激活GC從而提高水平cGMP水平而產(chǎn)生生理效應(yīng)。

一氧化氮與人體生物功能NO生物活性的發(fā)現(xiàn)NO的生物學(xué)作用36小組成員：吳曉景談立群李君孟雪時(shí)夏君滕相斌宰建陶建議：氮化硅的合成方法只能選擇性的講兩種，其它的只能介紹方法的原理（一句代過，否則來不及的?。?。NO若來不及也不要講了。小組成員：吳曉景談立群李君孟雪37謝謝謝謝38氮氮39單質(zhì)氮在常況下是一種無色無臭的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣體密度是1.25g·dm-3,熔點(diǎn)63K,沸點(diǎn)75K，臨界溫度為126K，它是個(gè)難于液化的氣體。在水中的溶解度很小，在283K時(shí)，一體積水約可溶解0.02體積的N2。氮單質(zhì)的物理性質(zhì)單質(zhì)氮在常況下是一種無色無臭的氣體，在標(biāo)準(zhǔn)情況下的氣40氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2,對成鍵有貢獻(xiàn)的是三對電子，即形成兩個(gè)π鍵和一個(gè)σ鍵。由于N2分子中存在叁鍵N≡N，所以N2分子具有很大的穩(wěn)定性，將它分解為原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的雙原子分子中最穩(wěn)定的。

單質(zhì)氮的結(jié)構(gòu)氮?dú)夥肿拥姆肿榆壍朗綖?單質(zhì)氮的結(jié)構(gòu)41工業(yè)制氮工業(yè)上一般將空氣液化后分離出氮?dú)夤I(yè)制氮工業(yè)上一般將空氣液化后分離出氮?dú)?2加熱亞硝酸銨的溶液：NH4NO2(aq)→N2↑+2H2O亞硝酸鈉與氯化銨的飽和溶液相互作用：NH4Cl+NaNO2→NaCl+2H2O+N2↑將氨通過紅熱的氧化銅:2NH3+3CuO→3Cu+3H2O+N2↑氨與溴水的反應(yīng)：8NH3+3Br2(aq)→6NH4Br+N2↑重鉻酸銨加熱分解：(NH4)2Cr2O7→Cr2O3+4H2O+N2↑實(shí)驗(yàn)室制氮法加熱亞硝酸銨的溶液：實(shí)驗(yàn)室制氮法43氮的氧化數(shù)分析氮的氧化數(shù)分析44離子疊氮化合物課件45疊氮化合物是疊氮酸(HN3)的衍生物,它們的分子特征是含有疊氮基(-N3)

根據(jù)Panling的經(jīng)典電負(fù)性概念,疊氮基團(tuán)的電負(fù)性是2.95和3.18,與氯的電負(fù)性3.0相接近.因此早期的疊氮化合物的分類都是以傳統(tǒng)的類鹵化物的概念,根據(jù)電離度來劃分疊氮化合物.分類離子疊氮化合物(NaN3)共價(jià)鍵疊氮化合物(IN3)疊氮配位化合物(Na2[Sn(N3)6])重金屬疊氮化合物(Pb(N3)2)化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)不同

疊氮化合物是疊氮酸(HN3)的衍生物,它們的分子特征是含有疊46疊氮化合物的分子結(jié)構(gòu)與價(jià)鍵

具有共價(jià)鍵的

有機(jī)疊氮化合物組測定晶體結(jié)構(gòu)的物理方法分子軌道理論早期對-N3基團(tuán)的研究提出兩種結(jié)構(gòu)式具有對稱性疊氮基團(tuán)在某種程度上有離子結(jié)合的無機(jī)疊氮化合物組疊氮化合物的分子結(jié)構(gòu)與價(jià)鍵具有共價(jià)鍵的

有機(jī)疊氮化合物組測47通常離子型無機(jī)疊氮化合物的結(jié)構(gòu)分析研究較多,一般認(rèn)為-N3基團(tuán)結(jié)構(gòu)如同二氧化碳(O=C=O)的一樣,屬于對稱線性結(jié)構(gòu)

三個(gè)N原子上電子云是均勻分布的有些疊氮化合物-N3基團(tuán)系不對稱線性鏈狀結(jié)構(gòu).以HN3為例其典型的結(jié)構(gòu)為通常離子型無機(jī)疊氮化合物的結(jié)構(gòu)分析研究較多,一般認(rèn)為-N3基48離子疊氮化合物課件49從上表可知：NA-NB介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間,NB-NC介于碳碳雙鍵和碳碳叁鍵之間從上表可知：50大多數(shù)疊氮化合物極其不穩(wěn)定、易爆炸使用制備時(shí)一定要注意安全大多數(shù)疊氮化合物極其不穩(wěn)定、易爆炸51氮化硅氮化硅的性能及應(yīng)用氮化硅微粉的制備方法

氮化硅氮化硅的性能及應(yīng)用氮化硅微粉的制備方法52氮化硅的性能及應(yīng)用

氮化硅纖維

氮化硅薄膜

納米氮化硅

氮化硅基陶瓷

氮化硅的性能及應(yīng)用氮化硅纖維氮化硅薄膜納米氮化硅氮化53Si3N4的結(jié)構(gòu)原子晶體熔點(diǎn)：1878。C原子晶體空間網(wǎng)狀Si3N4的結(jié)構(gòu)熔點(diǎn)：1878。C54氮化硅基陶瓷1密度和熱膨脹系數(shù)小、

2硬度大、

3彈性模量高

4熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性

5好耐腐蝕、抗氧化,

6表面摩擦系數(shù)小等

1成本較高

2質(zhì)量保證缺乏可靠

3抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度低

4易發(fā)生脆性斷裂優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)氮化硅基陶瓷1密度和熱膨脹系數(shù)小、

2硬度大、

3彈55汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的元件,包括渦輪增壓器上的輪子、燃燒室、搖臂、噴嘴等。陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)可以明顯改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。用氮化硅制成的渦輪輪子,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可減少40%,增壓響應(yīng)時(shí)間快30%,并明顯改善了低速時(shí)的加速度。

氮化硅的高溫結(jié)構(gòu)性能也擴(kuò)大了其使用范圍,增加了惡劣環(huán)境下的使用壽命。用于刀具、球磨軸承、泵封材料和其他耐磨器件的材料等。

氮化硅基陶瓷用途汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的元件,包括渦輪增壓器上的輪子、燃燒室、搖臂、噴56優(yōu)越的力學(xué)性能良好的耐熱沖擊性高耐氧化性高絕緣性良好的彈性模量氮化硅纖維金屬陶瓷基復(fù)合材料的增張材料；防熱功能復(fù)合材料的制備。應(yīng)用優(yōu)越的力學(xué)性能氮化硅纖維金屬陶瓷基復(fù)合材料的增張材料；應(yīng)用57作為減反射膜.氮化硅不僅有著極好的光學(xué)性能(入=632.8nm時(shí)折射率在1.8-2.5之間.而最理想的封裝太陽電池減反射膜折射率在2.1-2.25之間)和化學(xué)性能.還能對質(zhì)量較差的硅片起到表而和體內(nèi)鈍化作用.提高電池的短路電流。因此.采用氮化硅薄膜作為晶體硅太陽電池的減反射膜己經(jīng)成為光伏學(xué)界的研究熱點(diǎn)。

氮化硅薄膜作為減反射膜.氮化硅不僅有著極好的光學(xué)性能(入=632.858納米氮化硅粉體添加到立體光造型樹脂中，能夠有效降低固化體積收縮率，提高零件的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性。納米氮化硅復(fù)合樹脂基木滿足立體光（？）造型要求。納米氮化硅納米氮化硅粉體添加到立體光造型樹脂中，能夠有效降低固化體積收59硅粉直接氮化法

SiO2還原氮化法

液相法

氣相法

氮化硅微粉的制備方法硅粉直接氮化法SiO2還原氮化法液相法氣相法氮化硅微60用化學(xué)純的硅粉(粒徑<10μm、純度至少在95%以上),在NH3,N2+H2或N2氣氛中直接與氮反應(yīng)實(shí)現(xiàn)原理硅粉直接氮化法

為什么要限制硅粉的粒徑和純度？用化學(xué)純的硅粉(粒徑<10μm、純度至少在95%以上),在N61改進(jìn)：用Mg還原得到的納米尺寸的硅,可以在較低的溫度(1150℃)下氮化,得到的氮化硅無須碾磨,細(xì)度在0.1~0.3μm之間。這預(yù)示著這種方法還有進(jìn)一步發(fā)展?jié)摿Α?/p>

優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡單,成本低。缺點(diǎn)：反應(yīng)慢,故需較高的反應(yīng)溫度和較長的反應(yīng)時(shí)間,粒徑分布較寬,而且產(chǎn)物是塊狀的需要進(jìn)一步經(jīng)過粉碎、磨細(xì)和純化才能達(dá)到質(zhì)量要求。改進(jìn)：優(yōu)點(diǎn)：62將SiO2的細(xì)粉與碳粉混合后,通過熱還原首先生成SiO2,然后SiO2再被氮化生成塊狀的氮化硅?？偟幕瘜W(xué)反應(yīng)式為

SiO2還原氮化法

原理將SiO2的細(xì)粉與碳粉混合后,通過熱還原首先生成SiO2,然63特點(diǎn)：原料來源豐富,反應(yīng)產(chǎn)物是疏松粉末,毋需粉碎處理,從而避免了雜質(zhì)的重新引入,氮化硅粉末粒型規(guī)整,粒度分布窄。含量高,但含碳和氧高,必須想辦法除去多余的部分。

特點(diǎn)：64液相法的化學(xué)反應(yīng)式如下

液相法

原理液相法的化學(xué)反應(yīng)式如下液相法原理652利用溶于有機(jī)溶劑中(如芳香族溶劑,該溶劑不溶于液氨),反應(yīng)時(shí)在界面進(jìn)行,生成的沉淀析出,而副產(chǎn)物NH4Cl溶于液氨中,得到的NH4Cl過濾洗凈后加熱產(chǎn)生氮化硅Q1如何控制反應(yīng)速度？2如何除凈副產(chǎn)物A1降低反應(yīng)溫度和稀釋反應(yīng)物濃度2利用溶于有機(jī)溶劑中(如芳香族溶劑,該溶劑不溶于液氨),66優(yōu)點(diǎn)：純度高、粒徑微細(xì)且均勻。

日本UBE公司用此法早己在1992就建成了年產(chǎn)300t的生產(chǎn)線。這是當(dāng)時(shí)世界上最大規(guī)模生產(chǎn)氮化硅粉末的生產(chǎn)線,它的生產(chǎn)能力相當(dāng)于1990年日本國內(nèi)氮化硅的總消耗量。改進(jìn)：把SiCl4用N2稀釋后通入液氨中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)熱可由氨蒸發(fā)的潛熱吸收掉。如在618KPa和0℃下反應(yīng)生成的,在1200~1500℃下加熱得到的氮化硅粒子均勻,大小為0.12~0.13mm。由于去掉了有機(jī)溶劑,所以產(chǎn)物純度更高,并且降低了成本。優(yōu)點(diǎn)：改進(jìn)：把SiCl4用N2稀釋后通入液氨中進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)67原理氣相法

與氣體可以直接在高溫下反應(yīng)生產(chǎn)氮化硅,副產(chǎn)物首先是,其在高溫下很快升華分解?；瘜W(xué)反應(yīng)式為特點(diǎn)：由于是氣相反應(yīng),反應(yīng)時(shí)氣流易控制,產(chǎn)物純度高、超細(xì)?，F(xiàn)在該方法已經(jīng)發(fā)展到采用激光及等離子作為熱源進(jìn)行加熱合成。

原理氣相法與氣體可以直接在高溫下反應(yīng)生產(chǎn)氮化硅,副產(chǎn)物首先68LICVD(激光誘導(dǎo)氣相沉積)法利用反應(yīng)氣體分子對特定波長激光束的吸收而產(chǎn)生熱解或化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過核生長形成微粉。整個(gè)過程基本上還是一個(gè)熱化學(xué)反應(yīng)和形核生長的過程。加熱速率快,高溫駐留時(shí)間短,迅速冷卻,可以獲得均勻超細(xì)、最低顆粒尺寸小于10nm的粉體。由于反應(yīng)中心區(qū)域與反應(yīng)器之間被原料氣隔離,污染小,能夠獲得穩(wěn)定質(zhì)量的粉體。LICVD法的關(guān)鍵,是選用對激光束波長產(chǎn)生強(qiáng)吸收的反應(yīng)氣體作為反應(yīng)源。

激光法？LICVD(激光誘導(dǎo)氣相沉積)法利用反應(yīng)氣體分子對特定波長激69等離子法特點(diǎn)：高溫、急劇升溫和快速冷卻。是制備超細(xì)陶瓷粉體的常用手段。等離子氣相合成法分為直流等離子體法(DC法)、高頻等離子體法(RF法)和復(fù)合等離子體法。DC法由于電極間電弧產(chǎn)生高溫,在反應(yīng)氣體等離子化的同時(shí),電極會(huì)熔化或蒸發(fā)而污染反應(yīng)產(chǎn)物。RF法主要缺點(diǎn)在于能量利用率低,穩(wěn)定性差。復(fù)合等離子法則采用DC法和RF法二者合一的方法,利用