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软化学方法中低温合成BN的物相控制研究

房伟  
【摘要】:纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺寸范围或由它们作为基本单元构成的材料。纳米材料不仅在诸多领域具有潜在的技术应用前景,而且在体材料和分子材料间性质的转变的研究方面具有十分重要的学术意义。纳米技术是一种人工独特的结构技术,是受量子论支配的,是21世纪的三大尖端技术(信息科学技术,生命科学技术与纳米科学技术)之一。它们的关键技术都是由量子效应决定的,纳米技术的应用有可能引发信息革命,生物工程革命。对纳米材料的制备方法、反应机理及纳米材料的性质进行深入的研究,不仅有助于进一步了解纳米材料的性能,而且可为纳米材料的实际应用打下良好的基础。 氮化硼是一种集多种优异功能于一身的多功能材料。由于具有高稳定性、高热导率、高硬度以及宽带隙特点,在半导体光电子器件的研制、特种高通透窗口、超硬防护涂层研制等方面具有十分广阔的应用前景,倍受材料科研工作者和产业界的关注。在对氮化硼材料的合成、应用等方面的发展现状进行充分调研的基础上,本文作者采用结构诱导效应法、混合氮源法、改变溶液的pH值等新颖的制备方法和反应路线,制备出了接近纯相的立方氮化硼(c-BN)晶体。通过对实验结果的分析并结合相关的文献报道,分别对BN的生长机理进行了探讨。本论文所述工作取得了一些创新性的结果,其主要内容可以被概括如下: 1.利用诱导效应,在溶剂热条件下,选择立方结构的纳米级化合物磷化镓(GaP)晶粒和纳米级金属镍单质作为诱导剂,通过改变起始原料和反应温度等研究外界因素对实验结果的影响,在溶剂热条件下制备了立方相氮化硼,根据实验分析结果并结合相关的文献报道,提出了合理的反应机理。 2.在总结氮化物合成方法共性的基础上,首次使用混合氮源(NaNH_2和Li_3N)进行了氮化硼的合成。制备出了物相较纯的立方相氮化硼。借鉴已有的势垒模型,初步探讨了反应动力学机理,对混合氮源合成氮化硼的反应过程进行了简单解释。 3.在水热条件下,研究了水溶液的pH值对实验结果的影响。实验结果表明,降低溶液的pH值有利于立方相BN的生成和样品结晶质量的改善,并对立方相


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