关于氮化硼合成的研究

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1、合成化学报告课题：氮化硼的制备方法研究班级：应化0802班姓名：杨晓娜学号：1505080922一•氮化硼的性能、用途氮化硼，俗称乂称“白色石墨”是白色、难溶、耐高温的物质，具有润滑，易吸潮性，由氮原子和硼原子构成的晶体，该晶体结构分为六方氮化硼（hBN）、密排六方氮化硼（wBN）和立方氮化硼（cBN）o氮化硼可着润滑剂、电解、电阻材料、添加剂和高温的绝缘材料；也可用着航天航空屮的热屏蔽材料、原子反应堆的结构材料、飞机、火箭发动机的喷口；电容器薄膜镀铝、显像管及显示器镀铝等；各种保鲜镀铝包装袋等。（-）六方氮化硼的用途六方氮化硼是一种耐高温、耐腐蚀、高导热率、高绝缘性以及润

2、滑性能优良的材料，被广泛地应用于石油、化工、机械、电子、屯力、纺织、核工业、航天等部门。1.利用六方氮化硼优良的化学稳定性，可用作熔炼蒸发金属的塩圳、舟皿、液态金属输送管、火箭喷口、大功率器件底座、熔化金属的管道、泵零件、铸钢的模具等。2.利用六方氮化硼的耐热耐蚀性，可以制造高温构件、火箭燃烧室内衬、宇宙飞船的热屏蔽、磁流件发电机的耐蚀件等。3.利用六方氮化硼的绝缘性，广泛应用于高压高频电及等离子弧的绝缘体以及各种加热器的绝缘子，加热管套管和高温、高频、高压绝缘散热部件，高频应用电炉的材料。4.利用六方氮化硼的润滑性，氮化硼作为润滑剂使用时，它可以分散在耐热润滑脂、水或溶剂

3、中；喷涂在摩擦表面上，待溶剂挥发而形成干模；填充在树脂、陶瓷、金属表面层作为耐高温自润滑复合材料。氮化硼悬浮油呈白色或黄色，因而在纺织机械上不污染纤维制品，可大量用在合成纤维纺织机械润滑上。5.六方氮化硼还可用作各种材料的添加剂。由氮化硼加工制成的氮化硼纤维，为屮模数高功能纤维，是一种无机合成工程材料，可广泛用于化学工业、纺织工业、宇航技术和其他尖端工业部门。（二）立方氮化硼的用途立方氮化硼更是一种集多种优界功能于一身的多种功能材料，它的硬度仅次于金刚石，但稳定性高于金刚石。立方氮化硼具有高稳定性、高热导率、高硬度以及宽带隙等一系列优异的性能，使得它在高温大功率半导体器件研

4、制、短波长和紫外光电子器件制备、热沉材料、切削和磨削材料、耐高温耐磨防护涂层、高通透高稳定性窗口研制等方面具有广阔的应用前景。考虑到立方氮化硼具有广泛的应用前景，而现有的制备方法乂存在着难于克服的固有缺点，本文对氮化硼材料的新制备方法方面进行了总结、比较。二.氮化硼的不同制备方法及比较（-）六方氮化硼的不同制备方法及比较1.hBN粉末制备方法（1）硼砂一尿素（氯化鞍）法硼砂一尿素（氯化钱）法是将无水硼砂和尿素（氯化钱）混合后在氨气流中加热反应而制得氮化硼粉。其反应方程式为：Na2B407+2（NH2）2CO4BN+Na2O+2CO2Na2B407+2NH4C1+2NH3^4

5、BN+2NaCl+lH2O将氯化桜、硼砂装入混拼机充分混合后，再将混合后的原料压成5cm的圆饼，然后整齐装进石墨长管屮，两端密封好后，接上通氨管。再将石墨管插入九孔硅碳棒炉中。将炉温升到300〜600°C,保温2h,再把炉温升至900°C,保温4h停炉降温。在焙烧过程中一定要保持氨气畅通。当炉温降到500°C以下后，可从炉中拔出石墨管，这样可加速物料冷却，取出反应后的物料放入水洗釜中水洗。可将副产物主要由氯化钠、未反应的硼砂及三氧化二硼，利用氮化硼不溶于水的性质和副产物溶于水的性质，水洗即可除去副产品，可获得粉状的六方氮化硼。[1]此方法可实现连续生产，提高了牛产效率，但在

6、反应过程中经常出现玻璃相使产量明显降低，且后处理困难，故需进一步研究其反应机理并改进合成工艺。硼砂一尿素（氯化桜）法是制备h・BN粉的传统方法，生产成本较低，投资少，工艺简单，适合工业生产，但是在反应过程屮原料的反应不完全或生成含C的副产物会导致h・BN含量不高，合成得到的氮化硼的纯度不高，粒度均匀性差。h-BN的合成工艺见图1。图1h-BN的合成工艺图（2）水（溶剂）热合成法水（溶剂）热合成法（简称水热法）是在高压釜里，采用水（或有机溶剂）作为反应介质，通过对高压釜加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并反应生成新的晶体。首先将金屈锂（分析纯）在3

7、00°C高纯氮气条件下氮化2h,制备得到Li,N研磨成粉后备用。将0.03molBBr（分析纯）溶于经过除氧除水的苯屮，搅拌10min取0・06moLLiN加入到上述溶液中，经超声分散得到均匀的悬浮液后装入100mL反应釜，添加苯使填充率为70%,用高纯氮气将釜内空气排除后封釜。将反应釜放人烘箱加热到220°C保温，保温一定时间后将反应釜取岀并自然冷却至室温，将反应后的悬浮液离心得到沉淀，接着将沉淀用去离子水洗涤3次，乙醇洗涤2次，以除去反应生成的LiBr和未反应的原料，将最终得到的产物在70°C条件下烘干。BN的