關於氮化硼的性質及製備，你想知道的都在這兒

卑微的硼——就像它的名字所顯示的那樣，它如何能贏得些微的尊重？最常發現硼的地方是作為洗衣輔助物的硼砂，但這一點對它獲得尊重沒有任何幫助。其實硼比我們想像的要更有魅力。

氮化硼也是最堅硬的已知物質之一，甚至具有真正的秘密特工的用途：將它的顆粒傾倒入內燃機的加油孔，會在汽缸壁上造成不可修復的疤痕，從而毀壞內燃機。而略微不那麼讓中央情報局感興趣的另一個事實是，硼在聚合物的交聯中起著決定性的作用，從而賦予了彈性橡皮泥如下的令人驚奇的能力：它在你手中是柔軟的並具有可塑性，而當你把它扔向牆壁時它就變得堅硬並具有彈性。

將硼(5)和氮(7)相化合，所得到的晶體與它們二者的平均數——碳(6)形成的金剛石很相似。氮化硼形成的立方型晶體具有與金剛石非常接近的硬度，但製造成本要低得多，並且耐熱性更高，這使它成為工業鋼加工的常用研磨劑。今天小編深度對氮化硼的結構性質與製備給大家展開解讀。

氮化硼的結構性質

氮化硼的組成

氮化硼是由氮原子和硼原子所構成的晶體。化學組成為43.6%的硼和56.4%的氮，具有四種不同的變體：六方氮化硼(HBN)、菱方氮化硼(RBN)、立方氮化硼(CBN)和纖鋅礦氮化硼(WBN)。

氮化硼的結構

氮化硼六方晶繫結晶，最常見為石墨晶格，也有無定形變體，除了六方晶型以外，氮化硼還有其他晶型，包括：菱方氮化硼(簡稱：r—BN)、立方氮化硼(簡稱：c—BN)、纖鋅礦型氮化硼(簡稱：w—BN)。人們甚至還發現像石墨稀一樣的二維氮化硼晶體。

氮化硼的性質

氮化硼具有抗化學侵蝕性質，不被無機酸和水侵蝕。在熱濃鹼中硼氮鍵被斷開。1200℃以上開始在空氣中氧化。熔點為3000℃，稍低於3000℃時開始升華。真空時約2700℃開始分解。微溶於熱酸，不溶於冷水，相對密度2.25。壓縮強度為170MPa。在氧化氣氛下最高使用溫度為900℃，而在非活性還原氣氛下可達2800℃，但在常溫下潤滑性能較差。氮化硼的大部分性能比碳素材料更優。對於六方氮化硼：摩擦係數很低、高溫穩定性很好、耐熱震性很好、強度很高、導熱係數很高、膨脹係數較低、電阻率很大、耐腐蝕、可透微波或透紅外線。

氮化硼的製備

硼砂-氯化銨法

硼砂-氯化銨法是將無水硼砂和無機致孔劑氯化銨混合後在氨氣流中加熱反應而製得氮化硼。該方法可實現連續生產，提高了生產效率，而且生產成本低，投資少，工藝簡單；但是由於該方法反應不完全，導致六方氮化硼含量不高，氮化硼純度不高，粒度均勻性差 ，而且還會產生C等其他雜質，需要做後期處理，難以達到實驗要求，故需要進一步研究更好地合成工藝。

其反應方程式為：

Na2B4O7+2(NH2)2CO→4BN+Na2O+4H2O+2CO2

Na2B4O7+2NH4Cl+2NH3→4BN+2NaCl+7H2O

硼砂-尿素法

該方法事先將硼砂與尿素進行重結晶提純處理，待處理完成後將硼砂進行脫水處理，然後將該脫水處理的硼砂與尿素按一定質量比混合，進而在900-1100℃下進行氮化處理1-2h得到粗晶氮化硼，粗品利用水洗或酸洗至中性，過濾、乾燥得到氮化硼樣品。

製備過程中涉及的反應式為：

Na2B4O7+2(NH2)2CO=4BN+Na2O+4H2O+2CO2

硼砂-三聚氰氨法

硼砂-三聚氰氨法是將無水硼砂粉與三聚氰胺混合均勻，然後在壓力機上進行壓塊並置入爐中，待溫度升至400℃時開始通氨，在氨氣氣流中繼續升溫至在1200℃並保溫9 h，降溫後將反應產物進行精製，得到純度達到97%以上的氮化硼粉體。

硼砂與三聚氰胺的反應式為：

3Na2B4O7+2(NH2CN)3=12BN+3Na2O+6H2O+6C02

高頻等離子法

高頻等離子法是以無水硼砂與尿素為原料，採用高頻氮等離子加熱，反應後得到高純氮化硼。具體步驟如下：將無水硼砂與尿素混合均勻並在幾十兆帕壓力下經模具壓製成型，然後裝入與等離子發生器相連接的反應爐，由氮等離子火焰加熱，反應爐內溫度約為2000℃，反應時間約2h。最後得到純度99％以上的氮化硼產品，此方法對反應設備的要求較高。

模板法

模板法是利用模板的空間限制作用，製備結構有序、孔徑均勻材料的方法。根據模板應用方式的不同可分為硬模版法、軟模板法和元素置換法。根據氮化硼孔徑的大小，可製備微孔氮化硼(孔徑小於2 nm)、介孔氮化硼(孔徑2~50nm)和大孔氮化硼(孔徑大於50nm)。

硬模板法是製備介孔氮化硼材料常用方法。利用多孔固體作為模板，在其孔道中浸漬氮化硼前驅體，經熱解合成氮化硼， 然後除去模板得到對應孔結構的多孔氮化硼材料。

軟模板法是最早製備有序介孔材料的方法。以兩親性表面活性劑構成的超分子聚集體作為模板，氮化硼前驅體和模板之間通過非共價鍵作用力作用進行自組裝，再熱解得到多孔氮化硼材料。