·338。 北京科技大学学报 2001年第4期 度，表现了hBN的结晶程度，(100)和(101)蜂形 钾和氯化铵为原料合成的hBN的平均粒度分别 越强，分开程度越大，hBN结晶程度越高.图1(a) 为5.6,1.42和12.43m,其中以硼氢化钾和氯化 和图2b)谱图相似，(100)和(101)明显分开，且 铵为原料合成的hBN颗粒度最大.为了排除大 衍射峰尖锐，说明2种BN结晶程度较好：图1的颗粒度是由于做粒度分析时，因分散不好，颗 (©)所有衍射峰的线条呈无规则的毛刺状弥散， 粒团聚产生的可能性，又对3种hBN用扫描电 没有特定的峰形，而且(002)峰呈现鼓包状，说 镜(SEM观察形貌（见图2(a),(b)和(c),可见用醒 明该hBN或者颗粒太细或者结晶程度极低.用 氢化钾和氯化铵为原料合成的BN粒度确实最 岛津SACP3粒度分析仪对3种hBN的分析结 大，说明该hBN的弥散XRD谱是由其结晶程度 果是，用硼砂和氯化铵、硼砂和尿素以及硼氢化 差产生的，即该hBN是无定形的乱层结构. 图2不同方法合成出的h8N的SEM围，醴秒一氯化铵法：)避砂一求素法；()通氢化钾一氯化铵法 Flg.2 SEM micrographs of syntheslzed hBN with different methods 13合成cBN的实验 醒砂和尿素为原料合成出的2种hBN的结晶程 以上述3种hBN为原料，用锂系催化剂，在 度相近，但平均颗粒度不同，以其为原料合成出 国产六面顶压机上做高温高压合成实验，合成 的cBN的颗粒度和颜色等均有差异.以硼氢化 压力约4.5GPa,温度约1500-1600℃.实验结果 钾和氯化铵为原料是一种合成无定形BN的方 如下：用硼砂和氯化铵制备的BN为原料，合成 法.Sumiya等人的研究m表明，在不使用催化剂 出的cBN是黄色透明体，且颗粒度相对较大；用 下，无定形hBN更容易实现由hBN向cBN的直 硼砂和尿素制备的hBN为原料，合成出的cBN 接转变.但在本文使用催化剂合成cBN的实验 大部分是黑色半透明体；用丽氢化钾和氯化铵 中，用结晶较好的hBN为原料能够合成出cBN 制备的hBN为原料没有合成出cBN.从合成出 的温度压力下，用无定形hBN为原料并没有合 的cBN样品中还清楚地观察到在cBN晶体表 成出cBN 面上有生长台阶存在（见图3）. 对于cBN在催化剂作用下的相变机制，目 前还没有比较成熟的理论，比较流行的有固相 转变说和溶剂说2种模型，它们都是从金刚石 的相变理论引伸过来的.但仔细的研究分析发 现：在相变过程中，由B,N两种元素组成的BN 比仅由C一种元素构成的金刚石复杂.如hBN 经固相转变成cBN时，要求层状结构的hBN先 每隔一层作一整体转动，然后才能像石墨那样 错动成可向立方相转变的I、Ⅱ、Ⅲ结构，对于 图3cBN单晶表面上的生长台阶 结晶好、颗粒大的hBN,作整体的层间转动是非 Fig.3 Growth steps on the surface of cBN erystals 常困难的，因此应不易由固相转变成cBN.另一 方面，溶剂说认为，BN在高温高压下溶人到催 2 讨论 化剂溶剂中，hBN和cBN在溶剂中的溶解度差 hBN作为一种有多种用途的精细化工原 是推动hBN溶解和cBN生长的相变驱动力，因 料，有多种合成方法间.本文用硼砂和氯化铵和 此结晶差的hBN因层间结合力小，容易溶人到