氮化物粉體的3種類型及其8大應用領域

2020-11-22 騰訊網

氮化物粉體的分類

氮元素具有較高的電負性,能夠與許多電負性比其低的元素形成一系列氮化物,包括離子型氮化物、共價型氮化物和金屬型氮化物三種類型。

離子型氮化物:鹼金屬和鹼土金屬元素形成的氮化物屬於離子型氮化物,其晶體以離子鍵為主,氮元素以N3-形式存在,也稱為類鹽氮化物。離子型氮化物的化學性質較活潑,易水解生成相應的氫氧化物和氨。目前,離子型氮化物中僅Li3N得到應用,Li3N為深紅色固體,屬於六方晶系,密度為1.27g/cm3,熔點為813°C,其合成方便,離子導電率高,能與固態或液態鋰共存,是目前能提供的最好的固體鋰電解質之一。

共價型氮化物:ⅢA~ⅦA族元素形成的氮化物屬於共價型氮化物,其晶體以共價鍵為主,其中,氧和ⅦA族元素和氮元素形成的化合物準確地應稱為氧化氮和滷化氮。應用較廣的共價型氮化物主要為ⅢA和ⅣA族元素的氮化物(如BN、AlN、GaN、InN、C3N4和Si3N4等),其結構單元類似於金剛石的四面體,故也稱為類金剛石氮化物。它們的硬度大、熔點高、化學穩定性好,大部分為絕緣體或半導體,廣泛應用於切削工具、高溫陶瓷、微電子器件和發光材料等。

金屬型氮化物:過渡金屬元素形成的氮化物屬於金屬型氮化物,氮原子位於立方或六方緊密堆積的金屬晶格間隙中,也稱為間充型氮化物。此類氮化物的化學式不遵循嚴格的化學計量比,其組成可以在一定範圍內變化。大部分金屬型氮化物為NaCl型結構,化學式為MN型。一般具有類似金屬的性質,如有金屬光澤、導電性好、硬度大、熔點高、耐磨損和耐腐蝕等,在切削加工材料、電極材料和催化材料等方面具有良好的應用前景。

氮化物粉體的應用

切削加工材料:TiN具有高硬度(莫氏硬度:8~9),高熔點(2950°C)和較高的耐磨性,在工業上常用作切削工具塗層,能有效減小刀具的磨損,提高切削速率,但其硬度仍難以滿足高硬度製品的要求。

立方氮化硼(c-BN)的硬度僅次於金剛石,它作為C的等電子體不僅具有金剛石的許多優良特性,而且有更高的熱穩定性和化學惰性,是一種具有良好發展前景的刀具材料。

β-C3N4被認為是目前最硬的材料而引起人們廣泛的關注,但其合成和表徵是目前研究的難點。

高溫結構材料:氮化矽(Si3N4)陶瓷具有高強度、高硬度、低密度、耐腐蝕、抗熱震性好及優異的高溫力學性能,廣泛用於陶瓷基複合材料的增強相,被認為是最有發展前景的工程陶瓷之一。

六方氮化硼(h-BN)是共價鍵化合物,由於它具有較高的導熱性、良好的化學穩定性、優異的熱穩定性和較好的電絕緣性等突出的性質,被廣泛應用於耐火材料以及陶瓷基複合材料等領域。

發光材料:ⅢA~ⅤA族氮化物是近年來半導體發光器件研究領域中的熱點。氮化物具有物理化學穩定性高、帶隙連續可調、寬禁帶電子漂移飽和速度高、介電常數小及導熱性能好等優點,且Eu2+、Ce3+等離子易於摻入氮化物結構中形成較短的Eu-N/Ce-N共價鍵,降低激活劑離子的5d能級,使激發和發射波長紅移。因此,氮化物螢光粉與其它傳統螢光粉相比,在穩定性、顯色性、激發波長和量子效率等方面具有明顯優勢,對於製備高效率白光LED具有重要意義。

電極材料:Li3N離子導電率高,但其分解電壓太低(0.44V),不能直接用作電極。過渡金屬氮化物具有穩定性好、分解電壓高和導電性好等優點,作為鋰離子負極材料而受到人們相當的關注。目前,被報導的金屬氮化物負極材料有氮化鋰鈷、氮化鉻、氮化鋰錳、氮化釩等。

催化材料:自1985年Volpe等首次在程序升溫條件下使MoO3與NH3反應製備出大比表面積(220m2/g)的γ-Mo2N以來,過渡金屬氮化物作為新型催化材料引起了人們極大的研究興趣。由於它具有類貴金屬的催化性質,在加氫、氫解、費託(F-T)合成、NH3合成與分解、加氫脫硫(HDS)、加氫脫氮(HDN)和電催化析氫(HER)等反應中具有良好的催化活性。

超導材料:MN(M=Nb,Zr,Ti,V,Hf,Ta,Mo)為NaCl型面心立方結構,是一類傳統的超導體。它們的超導溫度分別為:NbN,17.3K;ZrN,9.0K;TiN,5.5K;VN,8.5K;HfN,8.83K;TaN和MoN,12K。此類超導體的硬度及穩定性都較高,有望成為一種性能優異的超導體材料。

吸波材料:鐵(鎳)氮化物具有高電阻率、高的抗氧化性、耐腐蝕性以及高鐵磁性,在吸波材料領域有著較好的應用前景。

吸附材料:多孔氮化硼由輕元素組成,具有較高的比表面積、較高的化學穩定性和熱穩定性,是一種理想的吸附材料。

資料來源:

田亮:熔鹽法製備氮化碳、氮化鋁、氮化硼及硼碳氮粉體

邵雷雷:化學氣相法製備氮化物材料

郝躍, 等. 氮化物半導體電子器件新進展

曹文煥:金屬氮化物製備、晶體結構與超導電性的研究

相關焦點

  • 2019年全國氮化物粉體與陶瓷製備技術研討會
    關注焦點三、氮化鋁粉體與陶瓷氮化鋁(AlN)是一種類金剛石氮化物的無機非金屬材料,導熱性好,熱膨脹係數小,是良好的耐熱衝擊材料;抗熔融金屬侵蝕的能力強,是熔鑄純鐵、鋁或鋁合金理想的坩堝材料;氮化鋁還是電絕緣體,介電性能良好,在電器元件製造領域也有很好的應用前景。超細氮化鋁粉末被廣泛應用於大規模集成電路生產領域。
  • 超細氧化鋁粉體有哪些高端應用領域?
    超細氧化鋁粉體是現代工業中不可缺少的重要材料,氧化鋁粉體超細微化後,其表面電子結構和晶體結構都發生了變化,產生了宏觀物體所不具有的表面效應、小尺寸效應、量子效應和宏觀量子隧道效應,並具有高強度、高硬度、抗磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、絕緣性好、表面積大等優異的特性,目前已在生物陶瓷
  • 項目推介 | 一種氧化釔粉體及其製備方法
    產業領域:材料製備工藝技術名稱:一種氧化釔粉體及其製備方法本發明涉及一種氧化釔粉體及其製備方法,屬於一種材料製備工藝
  • 納米塗層粉體材料的研究與應用
    2000年,在美國納米材料公司產業化了第一個產品——納米鋁鈦粉塗層粉體材料,它的緻密度達到95%~98%,結合強度同比提高2~3倍,耐磨性提高了3~8倍,現在這家公司的產品專門供應美國海軍應用。目前,這種納米糰聚技術已經成熟,通過這種技術可以開發出更多的產品系列。
  • 高附加值碳化硼粉體及其製品的製備技術創新
    摘 要 由中國科學院上海矽酸鹽研究所和大連金瑪科技產業有限公承擔的中科院東北振興科技行動計劃重點項目「高附加值碳化硼材料產業化」,主要致力於碳化硼超細粉體和高性能碳化硼陶瓷製品的產業化,實現碳化硼超細粉體的規模化生產及其應用,突破大尺寸、複雜形狀碳化硼胸板的國外技術壟斷。
  • 一份納米微波陶瓷粉體的工藝總結! 5G介質濾波器對粉體要求及其粉...
    王煥平.溶膠-凝膠法製備低溫共燒低介高頻納米陶瓷粉體及其應用技術研究 陶瓷介質濾波器具有尺寸小、重量輕、Q值大等優點,在5G領域的應用佔有絕對優勢
  • 超細粉體表面包覆處理的14種方法
    超細粉體作為一種功能材料近些年得到人們的廣泛研究,並在國民經濟發展各領域得到越來越廣泛的應用。 然而由於超細粉體獨有的團聚及分散問題使其失去了許多優異性能,嚴重製約了超細粉體的工業化應用。因此,如何避免超細粉體的團聚失效已成為超細粉體發展應用所面臨的難題。
  • 納米塗層粉體材料在「2機、3D」產業中的應用
    慧聰表面處理網訊:在工業領域中,塗層粉體材料是一種表面工程應用材料,它塗覆在基體表面起到耐磨損、耐腐蝕、耐高溫、抗氧化、抗老化,滿足光、電、磁等特殊作用或功能。隨著一些產品的製造越來越精細,服役條件越來越苛刻,對於表面塗層材料的要求也提出更高的要求。
  • 片狀氧化鋁粉體的製備與應用
    工業級的片狀氧化鋁粉體的粒徑大小可以達到微米尺寸,厚度更是達到了納米級或接近納米尺度。這不僅使它具有顯著的光線反射能力和屏蔽效應,還使其體現出了良好的表面活性和優越的附著力,現已廣泛應用於塗料、化妝品、拋光粉、汽車面漆、增韌陶瓷等領域。同時,由於其價格是冶金級氧化鋁的數十倍,片狀氧化鋁製備工藝具有巨大的研究意義。
  • 粉體與鬆散粉體的區別及應用
    很多女孩不知道粉和粉的區別以及實際效果如何,小編給大家講解散粉和散粉的區別以及正確的使用方法。。粉末和鬆散粉末哪個更好?使用該粉體調色不僅簡單,而且具有遮瑕的效果,可以修復面部缺陷,掩蓋缺陷,對不同的煎餅有不同的效果。。散粉質地比較輕,常用於粉底用品,用於化妝,但他並沒有很好的遮瑕功能。。哪一種比較適合散粉和散粉?
  • 納米粉體材料—氣相二氧化矽在粉體中的抗結塊應用
    目前我國允許使用的抗結劑有亞鐵氰化鉀、矽鋁酸鈉、磷酸三鈣、二氧化矽和微晶纖維素5種。由於氣相二氧化矽的粒徑小,使得它的比表面積非常大,通常氣相二氧化矽的比表面為100-400m2/g。此特性使它能包裹在粉體物質表面,對粉體顆粒之間起到間隔的作用,從而防止粘連促進粉體的自由流動。
  • 嘉賓報告|高原:非金屬粉體在環保塗料中的應用前景分析
    「2020年中國非金屬礦產業高峰論壇暨非金屬礦綠色礦山評價交流會」將於11月27-29日在河南鄭州嵩山飯店召開,上海奇想青晨新材料科技股份有限公司總經理高原將作《非金屬粉體在環保塗料中的應用前景分析》專題報告,現誠邀您參會交流!
  • 粉體振實密度計及霍爾流速計在粉末冶金行業中的應用
    粉末冶金材料的性能檢測粉末冶金材料的松裝密度及其流動性可以採用霍爾流速計進行測量,霍爾流速計也可以稱作松裝密度儀,其搭配兩個測量漏鬥,分別為孔徑2.5mm的粉末流速測量漏鬥以及孔徑為5mm的松裝密度測量漏鬥;而粉末冶金材料的壓縮性能則可以通過粉體振實密度儀進行檢測。
  • 李文龍:中藥粉體技術的發展與挑戰
    隨著中藥研發水平的提高及生產設備的發展,中藥粉體的應用越來越多,其中以粉體形式入藥的製劑將近800種。由此可見,中藥粉體是大部分中藥製劑的中間產品或終端產品,且一般作為中藥固體製劑的起始原料。中藥製劑因其組分較多及製備工藝複雜,每步操作單元都會對粉體性質造成一定的影響。
  • 粉體百科丨流變學與粉體
    流變學經過多年的發展,如今已經在化工、地球物理、巖土工程、藥劑和食品等領域得到廣泛的應用,形成了化工流變學、高分子流變學等。流變學的主要研究對象包括:非牛頓流體和粘彈性物料。(1)非牛頓流體:指不滿足牛頓黏性定律的流體。非牛頓流體的粘度通常不是定值而是變化的。非牛頓流體具有很多特殊的性質,例如射流脹大、無管虹吸、剪切稀化、拔絲、湍流減阻等。
  • 2008北京粉體周探討粉體技術發展與應用
    本報訊(實習生趙剛)為期5天的「2008北京粉體周」活動展會,4月1日在清華大學拉開帷幕。有關人士表示,目前我國對粉體及相關技術裝備的需求不斷擴大,超微細粉體技術及應用進入高速發展階段,相關產品質量達到國際先進水平。
  • 寧波材料所突破氮化物螢光粉綠色低成本合成技術
    白光LED中使用的傳統螢光粉主要為矽酸鹽和鋁酸鹽基等無機化合物材料,而目前另一類高性能氧氮化物/氮化物螢光粉在顯色指數、發光效率、色溫、壽命、化學穩定性及熱穩定性等性能指標方面具有突出的優勢,因而逐步成為一類重要的應用於白光LED的螢光粉材料體系,已經廣泛應用在LED照明和LED背光源顯示器件中。
  • 粉體表面改性劑AD8323碳酸鈣、二氧化矽等無機粉體應用效果好
    立磨1250目重鈣,原粉沉降體積1.2(左),用了我們澳達的提升沉降體積的助磨劑後,沉降體積增加到1.6(右),而且產量也增加了6%粉體表面改性劑AD8323技術指標外觀:乳白色液體;PH值:8-9;比重:1.013±0.03g/ml;溶解性:與水以任意比例混溶。
  • 微波法合成氮化物螢光粉獲突破
    本報訊  (記者王劍) 近期,中科院寧波材料技術與工程研究所「結構與功能一體化陶瓷」研發團隊的劉麗紅和黃慶,成功實現低溫常壓下製備高質量氮化物螢光粉,並在8月份通過材料螢光特性測試。  氮化物螢光粉是LED(發光二極體)不可或缺的重要材料體系。據黃慶介紹,該項新技術將微波功率轉變為熱能,實現整體加熱。
  • 國涵粉體設備應用廣功能多 市場銷量高
    國涵粉體設備應用廣功能多 市場銷量高 2020-07-22 15:18:04     來源:網際網路    作者:     點擊: