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《燕山大学》 2003年
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B-C-N新材料的实验合成与相关材料的第一性原理研究

何巨龙  
【摘要】:本论文综述了B-C-N三元系中B;C;N单质元素及其化合物的结构;性质和制备方法;提出了目前B-C-N体系研究中存在的科学问题;采用三聚氰胺(C3H6N6)和硼酸(H3BO3)为原料,用化合热解法制备了一种乱层石墨结构的B2CN化合物,并发现当合成气氛中有氧存在时,会使产物中的碳含量降低,得到一种晶态的(B0.82C0.18) N化合物。采用乱层石墨结构B2CN为前驱物,在高温高压下获得了六方B2CN晶体;采用Ca3B2N4触媒;在压力为3~6 GPa;温度为800~1600 ℃范围内测定了立方B(CxN1-x)的P-T相图;合成出了立方B(CxN1-x) (x=0.1~0.4)化合物。与立方氮化硼的合成相比,立方B(CxN1-x)的形成温度下降了近200℃。采用潮解的Ca3B2N4触媒获得一种正交结构B2CN化合物。正交B2CN是一种白色的具有蓝紫色发光特性的光致发光材料;将乱层石墨结构的B2CN化合物在石墨坩埚中加热到~ 2600℃熔融后获得了一种碳化硼与石墨的共晶产物,其中的碳化硼晶体含碳量高于B4C的含碳量,用透射电镜观察发现,一种厚度均匀的薄片状碳化硼晶体的含碳量在10~61 at%范围变化,第一性原理研究结果表明,碳化硼中含碳量可能的极限为53%,与实验观测结果一致。采用第一性原理研究了B2CN晶体可能的六方结构和异质金刚石结构;虽然氮化硼晶体是绝缘体,但B2CN晶体则为具有金属性的导体;研究了α-B晶体中键的种类和B12二十面体中B-B键的相对离子性;提出了一种基于Mulliken布居数的离子性hi的表征方法,在第一性原理计算得到的Mulliken布居数与离子性之间建立了联系。计算了典型的富硼固体α-B、B13C2、B6O和B13N2的硬度,计算值与实验值吻合得很好。设计了一种类金刚石结构导电的BC3超硬材料,预测t-BC3晶体的硬度为79.0 GPa,高于立方氮化硼的硬度;t-BC3晶体是一种具有原子级导体-绝缘体交叠的三明治结构的晶体;可望在新型电子学器件上获得应用;
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB39

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【引证文献】
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1 徐顺福;碳纳米管吸附海水中碱金属元素的理论计算研究[D];中国海洋大学;2011年
2 郭俐聪;A_3N_4(A=Si,C)硬度的理论研究与B-C-N化合物的高温高压合成[D];燕山大学;2006年
3 孙广;B-C-N和C-N化合物的化学合成与表征[D];燕山大学;2007年
4 吴庆华;B-C-N化合物在高温高压下的相演化及其性能研究[D];燕山大学;2007年
5 于丽梅;低维碳纳米结构表面功能化的第一性原理研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
1 蔡亚楠;B-C化合物的合成及表征[D];河北科技大学;2011年
2 李娜;B-C-N三元化合物的合成及表征[D];河北科技大学;2011年
3 陈丹;三元层状碳化物Ti_3AlC_2的电子结构和弹性性质研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
4 李辉;六方硼碳氮化合物的高温高压合成[D];燕山大学;2006年
5 宇霄;六方硼碳化合物的高温高压合成[D];燕山大学;2006年
6 付延争;Ti/TiN、TiN/CrN和TiN(NbN)/SiNx纳米多层膜界面第一原理研究[D];吉林大学;2008年
7 刘千千;低碳钢中第二相粒子析出行为的相场法模型及其模拟研究[D];山东大学;2012年
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9 傅嗣伟;B-C-N超硬材料的超高压合成与研究[D];燕山大学;2012年
【参考文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
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2 于栋利;碳氮化合物合成方法及其晶体结构的研究[D];燕山大学;2002年
【共引文献】
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2 孟影;张晓森;汪月琴;;用简并微扰法分析金属晶体中散射波较强情况[J];合肥师范学院学报;2011年06期
3 罗云肖;毕松梅;;聚丙烯腈基预氧化织物的制备及性能研究[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2010年04期
4 靳素荣;覃巧松;徐瞾;周明全;胡中立;;荷叶黄酮的溶剂热提取及其抗氧化作用研究[J];氨基酸和生物资源;2007年04期
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9 顾怀怀;程秀兰;施亮;林昆;;金属纳米晶存储器件数据保持能力建模与验证[J];半导体技术;2008年03期
10 程江;朱世富;赵北君;赵欣;陈宝军;何知宇;杨慧光;孙永强;张羽;;通过退火研究ZnGeP_2晶体中点缺陷与红外透过率的关系[J];半导体技术;2008年S1期
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1 卢雪峰;肖鹏;;原位生长碳化硅纳米纤维对炭/炭复合材料摩擦磨损行为的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
2 钟万勰;姚征;张洪武;;界带分析[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(上)[C];2005年
3 曾小梅;张冠;赵炯心;张幼维;吴承训;潘鼎;;PAN原丝成形过程中的双扩散和截面形状的形成[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
4 张磊;陆启生;李莉;;组合激光辐照CdS实验与耦合系数测量[A];第九届全国物理力学学术会议论文集[C];2009年
5 黄均平;;基于能量统一格式的多尺度有限元计算方法[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
6 王亚静;李瑞峰;李响;;延迟焦化石油焦中晶体分析[A];第十届中国科协年会论文集(三)[C];2008年
7 张晨;曲远方;单丹;;CeO_2掺杂对BaTiO_3基陶瓷介电性能及微观形貌的影响[A];华北地区硅酸盐学会第八届学术技术交流会论文集[C];2005年
8 任菁;徐国跃;顾冰芳;程传伟;罗艳;;热处理温度对硫化物颜料红外发射率的影响[A];2006年全国功能材料学术年会专辑(Ⅲ)[C];2006年
9 宋桥台;杨苹;王锦标;鲁雄;黄楠;;钽掺杂金红石TiO_2电子结构的第一性原理研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(10)[C];2007年
10 曹振东;李满;陈永刚;周磊;吴德峰;张明;;尼龙6/膨胀石墨/碳纤维导电复合材料的制备及表征[A];2009中国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 魏洪源;原子分子在δ-Pu上的吸附、离解与扩散过程研究[D];中国工程物理研究院;2010年
2 姜恒;多尺度结构功能材料在水下声隐身中的应用基础研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 曲华;掺杂型ZnS纳米粒子的制备及表面修饰对其发光性质的影响[D];中国海洋大学;2010年
4 燕保荣;电磁波与低维固体表面等离体子相互作用的研究[D];华中科技大学;2010年
5 孙松;TiO_2基光催化剂的制备、结构及光催化降解VOCs性能与机理研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 何丽娟;新型光激放电测量装置研制及典型聚合物PSD谱[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 于晓慧;金属掺杂TiO_2和ZnO的第一性原理研究[D];江苏大学;2010年
8 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
9 许彩虹;大豆球蛋白糖基化接枝改性及其热聚集行为研究[D];华南理工大学;2010年
10 张建辉;竹材液化物碳纤维的制备、结构与性能表征[D];北京林业大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱利文;常压酸化法制备无水硫酸钙晶须工艺研究[D];山东科技大学;2010年
2 郭传华;溶剂热技术合成硫化铁和硫化镍纳米粉体[D];辽宁师范大学;2010年
3 易敏;钨酸盐基荧光粉的制备及性能研究[D];广西师范学院;2010年
4 王正凯;YVO_4:Eu~(3+)纳米荧光粉核/壳结构的制备与性能研究[D];浙江理工大学;2010年
5 李冲;超导材料性质和半导体表面重构及表面合金性质[D];郑州大学;2010年
6 王志鹏;基于拉曼光谱下的A_2(MoO_4)_3材料热膨胀性研究[D];郑州大学;2010年
7 崔向前;轻金属LiAlH_4,LiBH_4储放氢第一性原理研究[D];郑州大学;2010年
8 栾苗;以水溶性聚合物刷为模板合成银纳米粒子[D];郑州大学;2010年
9 姜雅丽;La_2Mo_3O_(12)薄膜的制备和光学性能的研究[D];郑州大学;2010年
10 金强;过渡金属—吡啶羧酸配位聚合物的合成与结构表征[D];辽宁师范大学;2010年
【同被引文献】
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1 姚江宏,许京军,张光寅,陈光华;硼掺杂富勒烯薄膜电学性质的研究[J];半导体学报;1999年10期
2 徐淑艳;马欣新;孙明仁;;BCN薄膜XPS结构分析时荷电效应的校正[J];中国表面工程;2006年01期
3 王松顺;含硼人造金刚石的结构、性质及其应用[J];表面技术;1997年02期
4 杨琼;王传彬;章嵩;张东明;沈强;张联盟;;沉积温度和退火处理对BCN薄膜结构的影响[J];表面技术;2010年01期
5 刘红飞;余洪滔;刘海强;高闰丰;胡明杰;;热力学稳定纳米层状陶瓷——M_(N+1)AX_N三元化合物[J];山东陶瓷;2005年05期
6 丁磊;刘立强;;碳化硼的结构理论计算[J];山东陶瓷;2008年02期
7 王玉新;冯克诚;吴云;赵永年;;硼碳氮薄膜的内应力研究[J];长春理工大学学报;2006年01期
8 唐璧玉,傅建娥,蔡孟秋;新一簇B-C-N系列材料[J];材料导报;1999年06期
9 程素玲;杨根仓;樊建锋;周尧和;;铸造镁合金的发展及其展望[J];材料导报;2005年02期
10 任政;张兴国;房灿峰;郝海;金俊泽;;Mg-Al基镁合金晶粒细化的研究进展[J];材料导报;2008年01期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 朱教群;三元层状碳化物Ti_3SiC_2的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2003年
2 白锁柱;BCN化合物的合成、表征和性能[D];吉林大学;2005年
3 黄祖飞;LiMnO_2体系结构与性能的第一性原理研究[D];吉林大学;2006年
4 周卫兵;Ti-Al-C系/TiB_2复合材料的制备及性能研究[D];武汉理工大学;2006年
5 石绍庆;Ag(2,2'-bipy)-POMs杂化体系的密度泛函理论研究[D];东北师范大学;2006年
6 向士凯;金属铝、铜、铂和锂高压物理性质的从头计算[D];中国工程物理研究院;2006年
7 孙广;B-C-N和C-N化合物的化学合成与表征[D];燕山大学;2007年
8 于陕升;氮掺杂碳纳米管的第一原理研究[D];吉林大学;2007年
9 金胜哲;空穴掺杂LiCoO_2体系的电子结构与输运性质[D];吉林大学;2007年
10 乔靓;碳纳米管场发射性质的第一原理研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王家华;层状陶瓷Ti_3AlC_2的制备及性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 崔贲涛;立方氮化硼薄膜的汽相成核与生长研究[D];北京工业大学;2000年
3 李茂登;立方氮化硼薄膜的射频溅射制备和半导体特性研究[D];北京工业大学;2002年
4 吴庆华;高温高压对富硼B-C-N化合物结构转变的作用[D];燕山大学;2003年
5 周卫兵;Ti_2AlC陶瓷的合成制备研究[D];武汉理工大学;2003年
6 向士凯;高压及有限温度下立方金属弹性常数的计算[D];中国工程物理研究院北京研究生部;2003年
7 胡文涛;晶态BCN化合物的高温高压合成及其热膨胀性质[D];燕山大学;2004年
8 陈贤祥;单壁碳纳米管和氧化锌纳米线的场发射特性研究[D];合肥工业大学;2004年
9 张薇;火焰CVD法制备纳米TiO_2/炭黑的实验与理论研究[D];大连理工大学;2004年
10 陈长波;压力作用下六角密堆结构金属锂及掺氢体系的弹性性质[D];吉林大学;2005年
【二级引证文献】
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1 蔡亚楠;B-C化合物的合成及表征[D];河北科技大学;2011年
2 李娜;B-C-N三元化合物的合成及表征[D];河北科技大学;2011年
3 闫佳;PAN纤维硼化法制备BCN纤维[D];国防科学技术大学;2011年
4 杨琼;BCN薄膜的脉冲激光沉积与成分控制[D];武汉理工大学;2010年
5 王俊莉;B-C-N化合物新相的冲击波合成[D];西南交通大学;2012年
6 宁星海;锰掺杂CaB_6与CaB_4单晶的合成及性能研究[D];燕山大学;2012年
7 石存兰;BCN三元化合物的制备和性质研究[D];河北科技大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王树恒;磁记录用钡铁氧体磁粉的开发和应用[J];磁记录材料;1997年03期
2 胡壮麒,王鲁红,刘轶;电子和原子层次材料行为的计算机模拟[J];材料研究学报;1998年01期
3 肖奇,邱冠周,张清岑,黄苏萍;M-型超微钡铁氧体粉末制备技术的最新进展[J];中国粉体技术;1999年02期
4 王晓慧,李龙土,张连生,刘宜华;BaFe_(12-2x)(CoTi)_xO_(19)超细粉的制备及磁性能的研究[J];功能材料;1999年01期
5 胡国光,姚学标,尹平,李文凤;BaMnZnCoTi-W型铁氧体微波吸收特性的研究[J];功能材料;2000年03期
6 姚学标,胡国光,尹萍,李文凤;平面六角晶系铁氧体混合材料涂层的优良吸波特性[J];功能材料;2001年01期
7 姚学标,胡国光,尹萍,李文凤;(MnZnCo)_2-W和(MnZnCo)_2-Y型复合铁氧体材料吸收微波特性的研究与比较[J];功能材料;1999年04期
8 张永祥,丁荣林,李韬,崔冀扬,诸为,李苏琦;六角型铁氧体吸波材料的研究[J];硅酸盐学报;1998年03期
9 顾有松,张永平,常香荣,田中卓,陈难先,时东霞,张秀芳,袁磊;C_3N_4硬膜的人工合成和鉴定[J];中国科学(A辑);1999年08期
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2 何林;何旭;房勇;曾明凤;唐明杰;薛学东;;压力及缺陷对蓝宝石电子结构影响的第一性原理研究[J];四川理工学院学报(自然科学版);2010年04期
3 于洋,徐力方,顾长志;氢吸附金刚石(001)表面的第一性原理研究[J];物理学报;2004年08期
4 李淼泉;姚晓燕;;置氢α-钛和β-钛晶体结构的第一性原理研究[J];稀有金属材料与工程;2013年03期
5 李英德;分子和金表面相互作用的第一性原理研究[J];潍坊学院学报;2002年06期
6 宫长伟;王轶农;杨大智;;NiTi形状记忆合金马氏体相变的第一性原理研究[J];物理学报;2006年06期
7 于海林;;氮化银结构特性的第一性原理研究[J];常熟理工学院学报;2007年04期
8 朱佳;林红;朱春城;柏跃磊;;Ti_2AlC热力学性能的第一性原理研究[J];稀有金属材料与工程;2013年S1期
9 阮林伟;朱玉俊;裘灵光;卢运祥;;C_3N_4基本性质的第一性原理研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2013年06期
10 付召明;王明阳;张岩星;张娜;杨宗献;;第一性原理研究由金属镍和钇稳定的氧化锆所形成的三相边界微观结构(英文)[J];物理化学学报;2014年06期
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1 姜晓庶;Walter R.L.Lambrecht;;半导体非线性光学材料的第一性原理研究[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(1)[C];2007年
2 郑晓;陈冠华;;开放电子体系的第一性原理方法[A];中国化学会第九届全国量子化学学术会议暨庆祝徐光宪教授从教六十年论文摘要集[C];2005年
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5 周安;舒翠翠;刘立胜;翟鹏程;;双填充方钴矿电子结构和电传输性能的第一性原理研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
6 曾凡林;孙毅;;PVDF单链拉伸的第一性原理模拟[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
7 潘红亮;王月花;;铁酸铋光学特性的第一性原理研究[A];《硅酸盐学报》创刊50周年暨中国硅酸盐学会2007年学术年会论文摘要集[C];2007年
8 宋庆功;王延峰;康建海;严慧羽;;第一性原理方法在插层化合物Li_xTiS_2结构与性能研究中的应用[A];中国数学力学物理学高新技术交叉研究学会第十二届学术年会论文集[C];2008年
9 刘红;邓莉;刘雷;杜建国;;MgSiO_3熔体高温高压状态方程的第一性原理分子动力学研究[A];中国矿物岩石地球化学学会第14届学术年会论文摘要专辑[C];2013年
10 平飞林;蒋刚;张林;朱正和;;~3He对LaNi_5储氚性能影响的第一性原理研究[A];第八届全国核靶技术学术交流会论文摘要集[C];2004年
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1 陈默涵;基于局域轨道的第一性原理软件发展[D];中国科学技术大学;2012年
2 李达;典型轻元素超硬多功能材料的第一性原理研究[D];吉林大学;2013年
3 张玉娟;温稠密乙烷等流体物性的第一性原理分子动力学研究[D];中国工程物理研究院;2013年
4 倪利红;应力、应变诱导钙钛矿及类钙钛矿材料铁电相变的第一性原理研究[D];浙江大学;2012年
5 孙源;多铁材料结构与性质的第一性原理研究[D];吉林大学;2009年
6 张素红;纯锆及铑锆金属间化合物结构与物性的第一性原理研究[D];燕山大学;2013年
7 包刚;高压下卤仿晶体结构、电子结构及光学性质的第一性原理研究[D];吉林大学;2010年
8 王雪黎;基于第一性原理的自旋转换机理研究[D];华中科技大学;2012年
9 蒋雪;碳基和类碳超硬材料的第一性原理研究[D];大连理工大学;2013年
10 朱岩;材料新颖磁机制和电子结构的第一性原理研究[D];复旦大学;2009年
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1 武国勋;基于第一性原理的位错运动特性的分子模拟研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
2 刘慈仁;氧化锌P型掺杂第一性原理研究[D];江西师范大学;2007年
3 万海青;一元团簇与二元团簇电子输运性质的第一性原理研究[D];江西师范大学;2008年
4 王贵;金和铝团簇的第一性原理研究[D];复旦大学;2009年
5 徐奔;半金属材料的第一性原理研究[D];北京工业大学;2011年
6 余黎飞;半导体可饱和吸收体光学性质的第一性原理研究[D];山东大学;2013年
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8 赵慧芳;第一性原理研究氧化锌的p型掺杂和钛酸锶的表面吸附[D];西安电子科技大学;2009年
9 于海林;单键立方相氮的第一性原理研究[D];湘潭大学;2006年
10 李珍;过渡金属化合物第一性原理研究[D];河南师范大学;2012年
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