一、六方氮化硼的性质
六方氮化硼,缩写为h-BN。氮化硼是人工合成材料,尽管在19世纪早期已被合成出来,但直到20世纪的后半叶才开始发展成为一个被广泛应用的材料。
硼和氮在元素周期表中都与碳相邻,当硼和氮形成化合物时,他们有着相同的外层电子结构,这使得硼和氮得原子半径同碳很相似。所以当氮化硼同碳在晶体结构上展示出相近得性质是很正常的。碳有两种晶形,石墨和金刚石,氮化硼则存在六方和立方两种晶形。
氮化硼的结晶程度有时用石墨化指数(G.I.值)来表示,G.I.值的定义是在六方氮化硼的XRD图谱中,(100)曲线和(101)曲线所包围的面积与(102)曲线所包围面积之比,即:
G.I.=
G.I.值越低,表示六方氮化硼结晶度越高。
氮化硼除了六方晶型和立方晶型外,还存在一种叫做乱层结构的氮化硼,简称t-BN,它可以看做是六方氮硼的一种形态,这种氮化硼同一般的六方氮化硼不同,t-BN中原子层的排列是随机的。它与六方氮化硼的性能相似,在高温下(≥1400℃)会转变成六方氮化硼。在XRD图谱上,2 为41-44 处的双峰是t-BN的特征峰。
合成六方氮化硼粉末是在高温下由氧化硼进行氮化或氨解反应而得。立方氮化硼则是在高温、高压下处理六方氮化硼而得。六方氮化硼(h-BN)在结构上与石墨是同构体。同石墨-样,它的片状微结构和层状晶格结构赋予了它良好的润滑性能。h-BN是难于烧结的,但通常使用热压工艺来成形。
六方氮化硼具有优良的耐腐蚀性能,几乎对所有的有机溶剂:四氯化碳、95%乙醇、汽油、苯、丙酮以及腐蚀性化学物质:浓硫酸、浓硝酸、浓磷酸、盐酸、20%氢氧化钠以及稀硫酸都是稳定地;六方氮化硼对几乎所有熔融金属都无作用。在氧存在下达1000℃是稳定的;在惰性气体中3000℃仍是稳定的。六方氮化硼不溶于冷水,煮沸时缓慢分解,生成硼酸和氨。微溶于热酸,用熔融氢氧化钠和氢氧化钾处理才能分解。
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