氮化硼文献综述
氮化硼问世于20世纪初期，是一种由氮原子和硼原子构成的原子晶体，与C2是等电子体，因此与碳单质具有相似的晶体结构。氮化硼晶体结构有五种异构体，分别是六方氮化硼（h-BN），纤锌矿氮化硼（w-BN），三方氮化硼（r-BN）、立方氮化硼（c-BN）和斜方氮化硼（o-BN）。我国目前对氮化硼的研究主要集中在对六方氮化硼（h-BN）和立方氮化硼（c-BN）的研究上。六方氮化硼类似于石墨，最早的应用是作为高温润滑剂，因其性能、结构与石墨晶体高度相似，又被称为“白石墨”；立方氮化硼类似于金刚石，上世纪50年代首先由美国通用电气（GE）公司利用人工方法在高温高压条件下合成的，其硬度仅次于金刚石而远远高于其它材料，因此它与金刚石统称为超硬材料。广泛应用于锯切工具、磨削工具、钻进工具和切削刀具。结合我们研究所的实际设备情况，有能力合成的只有六方氮化硼。
1.市场前景及用量
国内权威的市场调查、行业分析专家智研咨询关于氮化硼市场的统计显示，我国氮化硼产量从2010年515吨增长到2017年1087吨，呈现逐年递增的趋势。具体的市场前景及用量，这个需要较大的工作量及一定的市场分析、解读能力才能完成。就目前了解的情况来看，国内有很多专业生产硼类精细化工品的厂家，他们设备专业，产能巨大，经验领先，在这个行业他们领先了我们很大一段距离。
2.使用方向
由于六方氮化硼的结构特点，使其具有很多优异的特性。在物理性质方面，其具有高导热性、高耐热性、润滑性、摩擦系数低、热膨胀系数低、介电性质优异、可加工性强等。在化学化学性质方面，其具有抗氧化性强、抗腐蚀性强、化学性质稳定。
根据以上性质，六方氮化硼的主要用途有：
耐火材料的表面涂料，高温环境下的润滑与脱模，热压氮化硼制品的原材料，立方氮化硼的原料（这两个我们可以详细研究一下），绝缘、导热材料，化妆品（主要是口红）。
3.质量标准
图1 辽滨精细化工六方氮化硼
上图是截选自辽宁营口辽滨精细化工六方氮化硼理化指标，可以看出，这五种型号的氮化硼主要是依靠粒度进行了分类。
图2 丹东HS级氮化硼
图3 丹东HN级氮化硼
图4 丹东HC级氮化硼
图5 丹东HF级氮化硼
以上四图是截选自丹东市化工研究所有限责任公司出售的氮化硼理化指标，可以看出，这四种型号的氮化硼分类的主要依据是粒度，具体的杂质含量也有所不同。
表1淄博博拓化工氮化硼
上表是截选自山东淄博博拓化工生产的氮化硼的理化指标，可以看出这三种型号的氮化硼分类依据主要是粒度，具体的杂质含量也有所不同。
结合其他厂家，得出的结论是氮化硼的质量标准主要是结晶度、粒度的控制，相关杂质元素比较重要的是氧含量以及水溶性氧化硼含量，其他杂质含量跟其他化工产品的质量标准相差不大。在查阅其他厂家生产的氮化硼理化指标时发现他们生产的氮化硼型号分类依据全部是粒度。
4.工艺合成路线
六方氮化硼的工艺合成方法非常多，但就其原理，均为将硼源（含硼化合物如硼砂、硼酸、元素硼等）与氮源（含氮化合物如氨、尿素、三聚氰胺等）一起加热反应精制而成。下面介绍几种典型的氮化硼合成方式。
4.1硼砂-尿素（氯化铵）法
硼砂-尿素（氯化铵）法是将无水硼砂和尿素混合后在氨气流中加热反应而制得氮化硼粉。此方法可实现连续生产，提高了生产效率，但在反应过程中经常出现玻璃相使产量明显降低，且后处理困难，故需进一步研究其反应机理并改进合成工艺。硼砂-尿素法是制备h-BN粉的传统方法，生产成本较低，投资少，工艺简单，适合工业生产，但是在反应过程中原料的反应不完全或生成含C的副产物会导致h-BN含量不高，合成得到的氮化硼的纯度
不高，粒度均匀性差。
4.2水（溶剂）热合成法
水（溶剂）热合成法是在高压釜里，采用水（或有机溶剂）作为反应介质，通过对高压釜加热，创造一个高温、高压反应环境，使得通常难溶或不溶的物质溶解并反应生成新的晶体。水热法通常用于合成氧化物或金属单质超细粉，在制备非氧化物超细粉方面的研究尚处于起步阶段。选用合适的硼、氮源（如硼酸铵、三聚氰胺）对于提高h-BN含量有重要的影响，以水为溶剂比较环保，但需要较高的温度，而有机溶剂可将反应温度显著降低。水热法的工艺条件相对容易控制，产物粒度可达到纳米级，均匀性和球形度良好，但产率普遍偏低。
4.3化学气相沉积法(CVD)
CVD法制备h-BN粉一般采用热壁式反应器，将含B、N的气态原料通过载气导入到一个反应室内，在高温下气态原料之间发生化学反应生成BN 粉，其中硼源普遍采用BF3、BCl3、BBr3或B2H6等含硼的化合物，氮源一般是NH3或N2。CVD法制备的h-BN粉末纯度和球形度都较高，但在制备过程中需要对多种因素进行精确控制。
4.4自蔓延法
略。
4.5碳热合成法
略。
4.6立方氮化硼的合成方法
在温度接近或高于1700℃，压强为11～12GPa时，纯六方氮化硼(hBN)直接转变成立方氮化硼(cBN)。虽经催化剂可以降低合成温度与压力，但压力仍在5-6GPa，我们目前没有支持该条件的设备。
2018年12月04日