六方氮化硼的制備方法

六方氮化硼是一種性能優(yōu)異并有很大發(fā)展?jié)摿Φ男滦吞沾刹牧?，包?/span>5種異構(gòu)體，分別是高溫氮化硼纖鋅礦氮化硼(w-BN),三方氮化硼(r-BN)、立方氮化硼(c-BN)和斜方氮化硼(o-BN)。

其中六方氮化硼的結(jié)構(gòu)與石墨相似，具有六方層狀結(jié)構(gòu),晶格常數(shù)a=0.250 4 nm,c=0.666 1 nm,理論密度2.27 g/cm3,熔點(diǎn)3 000℃,質(zhì)地柔軟,可加工性強(qiáng),并且顏色為白色,俗稱“白石墨”。六方氮化硼是典型的各向異性材料,在垂直于c軸方向上有較高的熱導(dǎo)率[60 W/(m·K)]、低的熱膨脹系數(shù)[(0~2.6)×10–4/K]和高的抗張強(qiáng)度(41 MPa)。平行于c軸方向具有較低的熱導(dǎo)率[1.2~2.9 W/(m·K)]、較低的介電常數(shù)(3~5)和介質(zhì)損耗[(1~1.4)×10–4]。

硼砂–尿素(氯化銨)法是制備h-BN粉的傳統(tǒng)方法,生產(chǎn)成本較低,投資少,工藝簡(jiǎn)單,適合工業(yè)生產(chǎn),但是合成得到的氮化硼的純度不高,粒度均勻性差。水(溶劑)熱合成法水(溶劑)熱合成法(簡(jiǎn)稱水熱法)是在高壓釜里,采用水(或有機(jī)溶劑)作為反應(yīng)介質(zhì),通過對(duì)高壓釜加熱,創(chuàng)造一個(gè)高溫、高壓反應(yīng)環(huán)境,使得通常難溶或不溶的物質(zhì)溶解并反應(yīng)生成新的晶體。水熱法通常用于合成氧化物或金屬單質(zhì)超細(xì)粉,在制備非氧化物超細(xì)粉方面的研究尚處于起步階段。目前文獻(xiàn)報(bào)道的的水熱法合成的六方氮化硼中多相共存,而且摻有無法分離的雜質(zhì)。

采用H3BO3、白磷和NaN3為原料用水熱法在300℃條件下合成了h-BN納米微粉,其中含有部分o-BN。選用合適的硼、氮源(如硼酸銨、三聚氰胺)對(duì)于提高h-BN含量有重要的影響，以水為溶劑比較環(huán)保,但需要較高的溫度,而有機(jī)溶劑可將反應(yīng)溫度顯著降低。