D0I:10.13374/j.issn1001053x.2001.03.037 第23卷第3期 北京科技大学学报 VoL.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 Ca,N2在生成BN反应中的作用 赵红梅 徐晓伟 刘志甫 李玉萍 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究了CaN,对高温常压下B,C与NH,C1生成hBN反应的作用.在950℃，B,C与NHC1 的反应产物中含少量hBN,加人CaN,后hBN含量无明显变化；在1200℃，B,C与NH,C1的反 应产物中hBN含量高于950℃时的含量，加人CaN,后hBN含量明显增加.分析表明：CaN在 上述生成hBN的反应中表现出催化作用.CaN,对生成hBN反应的催化作用弱于LiN,而且 CaN2和LiN都只有在熔融状态下才有催化作用. 关键词氨化钙；氨化硼；氨化锂；催化剂 分类号TQ163 人们目前所了解的材料中，立方氨化硼 (1)实验1原料比例为B,C:NH,Cl=1:4, (cBN)硬度和导热性都仅低于金刚石，它不仅 最高反应温度为950℃.反应产物的X射线衍射 是禁带最宽的半导体材料，还有比金刚石高的 谱表明有hBN物相生成，但其相对含量较少（图 热稳定性和化学稳定性，有广阔的应用前景.目 1(a)). 前人工合成cBN是采用高温高压技术使层状结 3.0a 950℃ 构的氨化硼(hBN)向立方结构的氮化硼(cBN) 转变实现的.直接由hBN向cBN转变一般需要 B.C:NH,CI=1:4 13GPa的合成压力，如此高的压力难以用于工 业生产.催化剂可以使合成压力降至4.5GPa左 右.CaN,是目前已用于cBN工业生产的少数几 种催化剂之一，但其催化剂机制还不清楚，而且 01020 406080100 28/) 已有的研究报道主要集中于它在高温高压下的 作用和性能-).本文研究CaN2在高温常压下对 3.0o 1200℃ 生成hBN的反应的催化作用. B.C:NHCI=1:4 1.5 1实验及结果 采用纯度98%（质量分数）、粒度3.5μm的 0 1020 40 60 80100 B,C,优级纯NHC1和自制的CaN2为原料.实 28/() 验步骤如下：把原料按比例（均为物质的量的 3.0⊙ 1200℃，加CaN 比，单位mol)均匀混合装入钼制坩埚，置于通 B.C:NHCI:CaN:=1:4:2 高纯氮气的管式炉内.使炉温以5℃min的速 1.5 率升温至650℃，保温1h,再以5℃min的速率 升温至预定的最高反应温度，保温2.5h.用X 射线物相分析(XRD)方法判断反应后的产物中 1020406080100 有无BN物相及其相对含量.X射线衍射仪为 20/) 日本理学DMAX-RB型. 图1B,C和H,C1反应产物的X射线衍射图 收稿日期2000-11-23赵红梅女，23岁，硕士研究生 Fig.1 X-ray diffraction pattern of hBN prepared by the *国家自然科学基金资助课题0No.59972003)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 邝 、 乞 在生成 反应 中的作用 赵红梅 一 徐晓伟 刘 志甫 李玉 萍 北京科技大学材料科学与工程学院 ， 北京 摘 要 研究了 」 对高温常压下 刃 与 比 生成 反应的作用 在 ℃ ， 祀 与 凡 的反应产物中含少量 ， 加人 ， 后 含量无明显变化 在 ℃ ， 刃 与 比 的反 应产物 中 含量高于 ℃ 时 的含量 ， 加人 后 含量 明显增加 分析表明 在 上述生成 的反应 中表现出催化作用 对生成 反应 的催化作用弱 于 入 ， 而且 和 召 都只有在熔融状态下 才有催化作用 关键词 氮化钙 氮化硼 氮化铿 催化剂 分类号 人们 目前 所 了 解 的材 料 中 ， 立 方 氮化 硼 硬度 和导热性都仅低于金 刚石 ， 它不仅 是禁带最宽的半导体材料 ， 还有 比金 刚石高的 热稳定性和化学稳定性 ， 有广阔的应用前景 目 前人工合成 是采用高温高压技术使层状结 构 的氮化硼 向立方结构的氮化硼 转变实现的 直接 由 向 转变一般需要 的合成压力 ， 如此高的压力难 以用 于 工 业生产 催化剂可 以使合成压力降至 左 右 热 是 目前 已 用于 工业生 产的少数几 种催化剂之一 ， 但其催化剂机制还不清楚 ， 而且 已 有 的研究报道主要集 中于它在高温高压下 的 作用 和性能 〔网 本文研究 在高温常压下对 生成 的反应 的催化作用 实验 原料 比例为 凡 ， 最高反应温度为 ℃ 反应产物的 射线衍射 谱表明有阳 物相生成 ， 但其相对含量较少 图 ︸、﹃ 勺白 矿丽 ℃ 瓦氏 卜 协嵘一 ︸、口 ‘ 、口 实验及结果 采用纯度 质量分数 、 粒度 娜 的 不 ， 优级纯 刁 和 自制 的 」 为原料 实 验步骤如下 把原料按 比例 均为物质的量 的 比 ， 单位 均匀混合装人钥制柑祸 ， 置于通 高纯氮气 的管式炉 内 使炉 温 以 ℃ 的速 率升温至 ℃ ， 保温 ， 再 以 ℃ 的速率 升温至预定 的最高反应温度 ， 保温 用 射线物相 分析 方法判 断反应后 的产物 中 有无 物相及其相对含量 射线衍射仪为 日本理学 瓜幼沉一 型 收稿 日期 仁 一 赵红梅 女 ， 岁 ， 硕士研究生 国家 自然科学基金资助课题困 ， 拓翁 ℃ 划硫一 丽 ℃ ， 加 二天门 尤 比 仁 、洲岛 匕占习些』云丛退迪猛盛泌曰儿 目 图 和 ‘ 反应产物的 射线衍射圈 月份 茂 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．03．037