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熔盐氮化法制备六方氮化硼纳米片

2018-04-27,,,

机械工程材料 2018年4期

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(武汉科技大学,省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室,武汉 430081)

0 引 言

六方氮化硼(h-BN)具有熔点高、导热系数高、热膨胀系数低、介电常数低、带隙宽、绝缘性好、化学稳定性好、抗氧化性好以及润滑性优良等特点,在结构陶瓷、功能陶瓷、耐火材料、涂料和化妆品等领域有着良好的应用前景[1-3]。h-BN陶瓷的成型、烧结及性能与h-BN粉体的纯度、粒径大小及分布、颗粒形态等密切相关,因此高活性h-BN粉体的制备显得尤为重要。

目前,制备h-BN粉体的方法主要有固相反应法、溶剂热法、自蔓延高温合成法和化学气相沉积法等[4-6]。固相反应法采用碳热还原氧化硼来合成BN,其合成温度高、反应时间长,且产物需要除碳处理;溶剂热法通常以有毒的有机溶剂为原料,且反应周期较长;自蔓延高温合成法的反应过程难以控制;化学气相沉积法的成本高、产率低,难以满足工业生产要求。因此,寻找合适的低成本、绿色无毒的h-BN粉体的制备方法具有重要意义。

熔盐法是一种简单易行、重复性高的无机粉体材料制备方法,该方法以安全无毒且可回收利用的熔盐为介质来促进反应物的扩散以及相互之间的反应,具有合成温度低、反应时间短,合成粉体纯度高、粒径小等优点,并且还可以通过改变熔盐种类和含量来控制产物形貌[7-9]。近年来,熔盐法被广泛用于合成各种氮化物,如TiN[10]、AlN[11]和Si3N4[12]等,也有一些学者对熔盐法制备BN粉体进行了研究,如YE等[13]以硼砂为硼源、金属镁粉为还原剂、氯化钾为熔盐介质,在800~1 300 ℃反应3 h合成出了h-BN粉体,但该合成反应需要使用镁粉还原剂,得到h-BN纯相的反应温度较高(1 200 ℃以上),且产物需要酸洗。……

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