《液態介質中氮化硼納米晶的相變過程及其機理》是依託山東大學，由崔得良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：液態介質中氮化硼納米晶的相變過程及其機理
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：崔得良
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
立方氮化硼（cBN）具有優良的綜合性能，其熱和化學穩定性甚至超過金剛石。用cBN納米晶製備的陶瓷體和超硬防護塗層具有低燒結溫度和良好的韌性，在精密機加工、石油工業、航空航天等領域有很高的套用價值。目前採用的高溫高壓方法合成條件苛刻、投入/產出比過高，且很難獲得高套用價值的cBN納米晶。為了在溫和條件下低成本高產率合成cBN納米晶，我們擬利用納米晶易受周圍介質影響的特點，把氮化硼納米晶分散於溶劑中，通過調控溶劑和添加劑的種類改變它們的結構穩定性；同時，在改進和完善選相原位合成和可控剝蝕等新方法基礎上，通過自小到大和從大到小兩種途徑連續調控氮化硼納米晶的粒度和結晶質量。系統研究溶劑和添加劑的種類、氮化硼納米晶的粒度、結晶質量和表面狀態與相變條件及過程的關係；另外，結合紅外原位監測結果，發現液態環境中氮化硼納米晶相變的基本規律，並進一步探索在溫和條件下實現工業氮化硼納米晶相變的可能途徑。
結題摘要
本項目主要目標是通過提出和完善新的調控方法，從兩種路線可控地製備氮化硼（BN）納米晶，並在溫和的液態環境中實現BN納米晶向立方相（cBN）的轉變。合成BN納米晶的路線之一是從小到大：通過調控溶劑熱體系中的反應過程，以可控方式從反應原料出發合成納米晶；路線之二是從大到小：利用可控剝蝕方法，通過控制對BN微米晶的腐蝕程度獲得BN納米晶，並嘗試將它轉變成cBN納米晶。根據這兩條研究路線，我們開展了如下幾個方面的工作： （1）利用選相原位合成方法，對製備BN納米晶的過程進行了調控。通過系統研究發現：提高反應溫度可以改善BN納米晶的結晶度，升高壓力則能在一定程度上抑制BN的長大；增加高壓下原位補充原料的次數可以使BN納米晶逐漸長大，溶劑種類則對BN納米晶的形貌和結晶度有重要影響。 （2）利用新的液態相變方法，我們首次實現了在溫和條件（280~290ºC和150MPa）下BN納米晶向cBN的物相轉變。結果表明：BN納米晶結晶度越高，相變需要的溫度和壓力越高；使用的溶劑種類對BN納米晶的相變也有一定影響，氯苯可以促進BN納米晶向cBN的轉變；當BN納米晶表面清潔時，它們更容易在溫和條件下向cBN轉變。 （3）利用紅外光譜儀和特別加工的配件，我們原位跟蹤了溶劑熱合成BN納米晶的反應過程，發現配合物中間體可以經過兩種途徑分解，分別得到cBN和tBN/hBN。利用發現的規律，我們制訂了溶劑熱條件下直接合成cBN納米晶的最優方案，首次從溶劑熱反應體系中直接得到了純相cBN納米晶。 （4）在調控BN納米晶的形貌時，我們基於自己設計的特殊設備提出了新的階梯加壓方法，實現了氮化硼納米晶在粒度、結晶度以及形貌上的可控性。進一步地，我們將這些新方法套用於氧化物納米材料，首次以可控的方式製備了CeO2介孔空心球，並發現它具有異常高的熱催化活性。 （5）作為第二種路線的探索，我們把新的可控剝蝕方法與結構誘導效應相結合，首次在溫和條件下實現了工業品BN微米晶的可控剝蝕以及向cBN的部分轉變。在後續的工作中，只要成功解決BN微晶的剝蝕均勻性問題，再結合表面狀態的深入研究及實驗條件的最佳化，這個方法將能夠在溫和條件下將工業品BN微晶完全轉變成cBN納米晶。
