六方氮化硼合成的新进展

文章编号:1001-9731(2020)08-08072-06六方氮化硼的制备应用及研究进展*崔世强1,阚洪敏1,张宁1,茹红强2(1.沈阳大学辽宁省先进材料制备技术重点实验室,沈阳110044:2.东北大学材料科学与工程学院,沈阳110044)摘要:六方氮化硼(h-B N)材料在物理㊁化学等方面具有优异的性能,其特有的形貌㊁结构导致其在导热填充材料㊁载体材料㊁吸附材料等领域有着极大的研究价值,在高科技领域中某些极限条件下更是必不可少的功能性材料,因此六方氮化硼材料的制备和性能是目前研究的热点㊂综述了六方氮化硼的基本性能,介绍了一些如何来制备六方氮化硼粉体的方法,并分析了制备过程中存在的问题,对其今后的应用发展进行了研究㊂关键词:六方氮化硼;制备;固相反应;应用;导热填充材料中图分类号: T B332文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001-9731.2020.08.0110引言六方氮化硼(h-B N)是一种六方晶体结构的无机非金属材料,具有较强的共价键㊂是由B原子和N原子按照摩尔比1ʒ1,以S P3杂化的方式构成的化合物,与石墨的层状晶体结构相类似,但颜色不同呈象牙白色,因此又被称为 白石墨 [1-2]㊂h-B N具有良好的热性能和电性能㊁优良的耐高温和耐腐蚀性能㊁良好的力学性能和化学性能,在高温状态下又是优良的绝缘体,并且机械加工性能好,具有很大的发展潜力,在导热㊁冶金㊁润滑㊁绝缘㊁储氢㊁电子工业㊁高温抗氧化涂层㊁航空航天等领域有重要应用[3-4]㊂近些年来,随着科技的发展人们对材料的要求越来越高,六方氮化硼作为一种性能优异的无机非金属材料,在许多应用领域中具有极大的应用价值,在某些特殊条件下更是必不可少的功能材料㊂因此材料工作者们对六方氮化硼材料的进一步开发研究具有极大的兴趣,而随着研究的不断加深,h-B N的制备方法也不断更新,有降低能耗的㊁使制备方法操作简单化的㊁有提高粉体纯度的㊁有提高产率的㊂本文主要介绍了一些六方氮化硼的制备方法,并对制备过程中存在的问题以及其今后的应用发展进行分析[5-6]㊂1六方氮化硼的制备方法1.1固相反应法利用固相反应法制备六方氮化硼,是指将含硼化合物和含氮化合物均匀混合在一起,在持续高温状态下进行固相反应,将煅烧后的产物经后续的除杂处理得到结晶度高和粒度均匀的氮化硼粉体㊂用固相反应法来制备六方氮化硼,通常使用硼砂(N a2B4O7)和氯化铵(N H4C l)作为原料,在氨气氛围下加热到900~ 1100ħ下保温5h,其反应方程式如式(1)所示:N a2B4O7+2N H4C l+N H3=4B N+2N a C l+7H2O(1)为了得到粒度小㊁结晶度高的六方氮化硼,在反应过程中提高氮化物的使用量,反应后氮化硼的含量在98%~99%,其粒度在1μm以下㊂此外,还可以使用硼酸(H3B O3)和三聚氰胺C3N3(N H2)3作为反应原料,一个提供B源,一个提供N源,将它们按一定的比例均匀混合,放到刚玉坩埚中,在箱式炉中进行高温反应,制备六方氮化硼,其合成反应如式(2):3H3B O3+C3N3(N H2)3=3B N+3N H3+3C O2+3H2O(2)烧结后的产物需要进行酸洗㊁水洗㊁醇洗来除掉产物中的杂质,得到六方氮化硼颗粒㊂通过此种方法制备的氮化硼,在低温下它的六方结晶形态不完整,只有在高温(1600~2000ħ)下,才能够得到完整的结晶形态㊂它的粒度在20μm左右,纯度在98%~99%,晶体发育完全表面没有气孔存在,致密性好,能够扩大产品的应用领域[7]㊂Z h a n g等[8]以硼酸和三聚氰胺作为反应原料,在60ħ恒温水浴中,以一定的水量使得硼酸和逐次加入的三聚氰胺能够充分的溶解,恒温搅拌1h后将抽滤得到的粉体进行干燥,得到前驱体三聚氰胺硼酸盐,然后再将粉体放入高温反应炉中1800ħ下煅烧270802020年第8期(51)卷*基金项目:国家自然科学基金资助项目(51372156)收到初稿日期:2020-02-20收到修改稿日期:2020-06-20通讯作者:茹红强,E-m a i l:r u h q@s mm.n e u.e d u.c n 作者简介:崔世强(1996 ),男,吉林辽源人,在读硕士,从事无机非金属材料研究㊂4h 后,通过稀盐酸对烧后产物进行除杂处理,再经过去离子水清洗干燥后,可以得到高结晶度㊁高纯度的六方氮化硼粉体㊂实验表明硼酸与三聚氰胺的比例不同会影响前驱体的外表色泽和结晶度,当比例为2ʒ1的时候制备的前驱体粉体的颜色最好,结晶度最高㊂通过对图1和图2的分析发现随着保温时间的增加,h -B N 粉体的纯度越高,产物的晶粒尺寸变大,含氧量降低㊂图1 不同保温时间煅烧试样的X 射线衍射图谱F i g 1X -r a y d i f f r a c t i i o ns p e c t r ao f c a l c i n a t e d s m pl e s -w i t hd i f f e r e n t h o l d i n g ti me 图2 不同保温时间煅烧试样的S E M 图像F i g 2S E Mi m a g e s o f s a m p l e s c a l c i n e d a t d i f f e r e n t h o l d i n g ti m e 1.2 微波熔盐法微波熔盐法是把原料和盐先混合均匀,再采用微波加热的方式把盐化为液相状态,让反应物在这种熔盐液相介质中进行反应,待反应结束后将产物在适当的反应溶剂中将多余的盐类杂质去除掉,清洗干燥后得到所需粉体[9]㊂L i a n g 等[10]以硼酸和三聚氰胺为反应原料,以N a C l -K C l 作为熔盐介质,采用微波加热的方式来合成纯相h -B N 粉体㊂将反应原料按一定的摩尔比进行均匀混合,加入配置好的N a C l -K C l 熔盐介质在研钵中研磨均匀,将所有混料放到小坩埚中盖严,埋入装满碳化硅(S i C )颗粒的大坩埚中,移置微波加热炉中加热一定时间后取出,将反应产物用去离子水洗涤干净,烘干得到纯相h -B N 粉体㊂在坩埚中发生的化学反应如下:2H 3B O 3ңB 2O 3+3H 2O (3)C 3H 6N 6ңC 3N 4+2NH 3(4)2B 2O 3+4N H 3ң4B N+6H 2O (5)随着反应时间的延长,反应产物的结晶度不断提高,晶粒的生长更加完整㊂通过对图3检测分析发现硼酸与三聚氰胺的最佳物质的量之比为6ʒ1,可以得到纯度最好的片状六方氮化硼㊂相对于传统的高温合成法,微波加热法不需要在氨气或氮气的氛围下进行反应,反应温度也降低一些,使通过简单的工艺流程制备出片状六方氮化硼成为可能㊂图3 不同熔盐配比所得产物的X R D 图谱F i g 3XR D p a t t e r n s o f t h e p r o d u c t o b t a i n e d f r o md i f -f e r e n tm o l t e n s a l t r a t i i o s1.3 化学气相沉积法化学气相沉积法(C V D )可以看作是将两种或两种以上的气体反应原料导入存在某种催化作用的衬底表面上发生化学反应,形成一种新的材料沉积在载体衬底上[11]㊂作为催化作用的衬底模具的化学成分㊁形状大小都会对C V D 反应的进行产生影响,同时也改变了六方氮化硼薄膜的形貌㊁质量㊁性能等方面,常用的模具有C u ㊁N i ㊁P t 等以及它们的合金㊂对于C V D 反应过程中所需的气体源常用的有具有氮元素和硼元素的有机或无机化合物和一些具有(N H 3)的前驱体,例如环硼氮烷(B 3N 3H 6)㊁N H 3-B o r o n (B X H Y )等㊂该方法的化学反应式如式6):B C l 3+NH 3 B N+3H C l (6)37080崔世强等:六方氮化硼的制备应用及研究进展使用化学气相沉积法可以制备出纯度高达99.9%以上的氮化硼,可以满足大部分极端领域上的应用,但由于制作成本高产率低,所以售价也十分昂贵,不适合大规模工业化生产[12-13]㊂W a n g等[14]以B C l3-NH3-H2-N2作为反应体系,采用热壁式反应器,将反应物通过载气导入反应室内,通过加热达到反应温度,发生气相沉积反应制备得到氮化硼涂层㊂从实验的过程中我们可以发现化学沉积法的反应机理复杂,影响反应的工艺参数多而杂,使得操作工艺复杂化不适应大规模工业化发展,而且产率低下成本高,对于这些缺点很大程度上限制了化学气相沉积法的发展,但使用该方法制备出的高结晶度㊁高纯度㊁性能优越的氮化硼材料在一些极限条件下具有着不可替代的作用,因此去改进化学气相沉积法优化操作流程,降低生产成本,使其能够大规模工业化生产是今后的主要研究方向[15-16]㊂1.4其它方法除上述几种制备六方氮化硼的方法之外,还有很多极具潜力的合成方法㊂如:(1)水热合成法㊂是一种以水或有机溶剂作为反应介质,在低温液相条件下制备出固相物质的技术[17];(2)自蔓延技术,通过摄取外部能量使内部发生正顺反应,以自身产物促进反应进行与传统加热方式类似,来制备氮化硼;(3)离子束溅射技术㊂利用离子束溅射的方式得到沉积效果,进而制备氮化硼,反应条件可控性差,得到的产物有差异,但纯度很好,可以进一步研究;(4)激光诱发还原法㊂利用激光作为催化剂,使含氮化合物和含硼化合物进行氧化还原反应,得到氮化硼材料㊂这些方法虽然都有各自的缺点,但优点也同样明显,这就需要研究人员继续努力克服这些缺点使得制备方法能够大规模使用[18-19]㊂2六方氮化硼的应用2.1导热填充材料随着科技的发展电子产品小型化㊁集成化程度越来越高,性能的提高难免导致散热方面产生问题,会影响产品的工作效率以及使用寿命,从而制约了微电子集成技术的发展[20-22]㊂h-B N具有高绝缘性和高热导率是一种具有极大潜力的导热填料,近年来,研究学者们通过共混㊁表面修饰㊁杂化效应及3D结构构筑等方法来进一步提高h-B N基导热复合材料的热导率,使它能够更好的被应用在电子元器件上[23-24]㊂D.M a r i n d i a等[25]将六方氮化硼作为导热填充材料㊁加入到聚己内酯㊁聚乳酸中通过压缩成形,构建出一种有利于通电导热的连续性结构,这样制备出的纳米级复合材料大大提高了热导率和近红外辐射反射率㊂K.S a e r o m等[26]经过实验研究发现六方氮化硼纳米片,作为填充材料可以改善聚合物纳米复合材料的热性能和力学性能,具有更高的导热性和稳定性㊂2.2润滑添加剂相较于目前市场上使用的润滑油添加剂,h-B N纳米粒子作为润滑添加剂具有更多的优点,不会存在寿命短㊁负载能力差等缺陷,h-B N的耐磨性好,硬度大,可以延长器物的使用时间,增加工作效率,满足市场的使用需求[27-28]㊂韩志静[29]等将六方氮化硼作为润滑添加剂,通过真空烧结的方法将其加入到金刚石磨具中,经过抗挤压㊁抗弯曲㊁抗冲击㊁抗磨等一系列实验,发现加入了h-B N的磨具与未加入的磨具在相同的工作条件下,具有h-B N的金刚石磨具损耗程度较低,能够延长使用寿命,在切削的过程中烧伤更轻,切削效果也比未加的更好㊂安露露等[30]采用机械剥离法制备出了一种新型的P e b a x-B N N S s,化学性质稳定具有优异的高温润滑性,经过磨损实验可以看出具有良好的抗磨损性能,可以作为优良的润滑剂添加剂㊂2.3载体材料六方氮化硼耐高温㊁抗氧化和抗腐蚀性强㊁化学性质稳定,具有较强的中子吸收能力,与石墨烯等碳基材料相比具有更好的生物相容性,在生物医学应用上有很大的应用价值可以用作生物骨架,药物递送的载体材料[31-32]㊂冯诗倪[33]通过试验发现空心球形氮化硼纳米材料可以作为药物传递的载体,相较于传统的药物载体它可以利用内部中空区域承载治疗药物或释放基因,而且球形的h-B N摄取容易方便注射使用,对于生物医学和癌症治疗等方面具有很大的研究价值㊂2.4吸附材料多孔h-B N具有独特的结构与性能,由于有较高的比表面积,所以对碳氢化合物㊁重金属离子㊁油类等有机溶剂具有较强的吸附作用,在油水分离和污水净化等保护环境节约资源的方面具有极大的研究价值[34]㊂W.L e i等[35]通过研究发现多孔氮化硼纳米片对各种油类㊁有机溶剂和染料类物质具有极强的吸附性能,能够吸附住高达其本体33倍重量的污染物,而且其本身具有高抗氧化性,达到饱和的多孔型h-B N 可以通过热处理的方式来解决所吸附的杂质,实现重复利用㊂X.J u n等[36]对h-B N进行实验测试,发现可以通过改变h-B N的形貌㊁掺杂元素㊁表面改性等方式来提高其吸附能力,可以广泛应用与取出水中污染物和吸附脱硫等方面㊂2.5其它储氢材料,W.M e n g等[37]制备出一种类似于六方470802020年第8期(51)卷氮化硼碳纳米管的复合材料来储存氢气相较于碳纳米管的储氢能力要高出许多,P.F u等[38]经过一系列的实验发现氮化硼纳米管的储氢能力要较碳纳米管高出40%多,而且通过元素掺杂,表面改性等方式能够进一步提高其储氢能力㊂聚合物复合材料,S.B i k r a m j e e t等[39]将B N和S n O2进行复合制备的复合材料具有很好的催化作用,而且在复合材料中具有大量的羟基自由基,有助于降解有机污染物,可应用于除污与净化方面㊂金星[40]采用环氧树脂作为基体材料,氮化硼为填充材料,制备出的复合材料具有优异的导热性能㊁良好的机械性能,使得电子产品的寿命大大延长㊂3结语采用三聚氰胺或在氨气氛围下合成六方氮化硼的方法,对于人类和环境都有很大的伤害,不利于大规模推广,所以一种工艺简单对环境污染小的生产方式才是目前的研究重点㊂目前市场上制备六方氮化硼大部分都是片层状的形貌,而球状的六方氮化硼很少㊂片层状的氮化硼却存在各向异性㊁纵横面热导率差异大等缺陷,球形的h-B N却没有这些缺点,而且与片层状相比球形具有更好的颗粒流动性能㊁自润滑性能,比表面积高,吸附和环境净化效果明显,在聚合物/陶瓷复合材料㊁环境保护等领域具有更大的应用和开发价值㊂随着球形六方氮化硼的合成机理的进一步研究,加工制备的工艺流程进一步简化,相信球形六方氮化硼会在复合材料中占据更高的地位㊂参考文献:[1] B u r c u E.P o w d e r p r e p a r a t i o n,p r o p e r t i e sa n di n d u s t r i a la p p l i c a t i o n s o f h e x a g o n a lb o r o nn i t r i d e[D].I s t a n b u l:I s-t a n b u lT e c h n i c a lU n i v e r s i t y,2013.[2]K i t a h a r a H,O k u r Y,H i r a n o T,e ta l.S y n t h e s i sa n dc h a r a c t e r i z a t i o n o fc o b a l tn a n o p a r t i c l 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em o r p h o l o g y a n d s t r u c t u r e ,h e x a go n a l b o r o nn i t r i d e i so f g r e a t r e s e a r c hv a l u e i n t h e f i e l d so f t h e r m a l c o n d u c t i v i t y f i l l i n g m a t e r i a l s ,c a r r i e rm a t e r i a l s ,a d s o r pt i o n m a t e r i a l s ,e t c ,a n d i t i s a ne s s e n t i a l f u n c -t i o n a lm a t e r i a l u n d e r c e r t a i n l i m i t c o n d i t i o n s i n t h eh i g h -t e c h f i e l d .T h e r e f o r e ,t h e p r e p a r a t i o na n d p r o p e r t i e s o f h e x a g o n a l b o r o nn i t r i d e m a t e r i a l s a r e t h e f o c u so f c u r r e n t r e s e a r c h .I n t h i s p a p e r ,t h eb a s i c p r o pe r t i e sof h e x a -g o n a l b o r o nn i t r i d ew e r er e v i e w e d ,s o m e m e th o d s f o r p r e p a ri n g h e x a go n a lb o r o nn i t r i d e p o w d e rw e r e i n t r o -d u c e d ,t h e p r o b l e m s i n t h e p r e p a r a t i o n p r o c e s sw e r e a n a l y z e d ,a n d t h e a p p l i c a t i o n d e v e l o p m e n t o f h e x a g o n a l b o -r o nn i t r i d e p o w d e r i n t h e f u t u r ew a s s t u d i e d .K e y w o r d s :h e x a g o n a l b o r o nn i t r i d e ;p r e p a r a t i o nm e t h o d s ;s o l i d p h a s e r e a c t i o n ;a p p l i c a t i o n ;t h e r m a l l y co n d u c t i v e f i l l i n g ma t e r i a l 77080崔世强等:六方氮化硼的制备应用及研究进展。

英国科学家成功合成含有六方氮化硼夹层的石墨烯材料
作者：暂无
来源：《科技创新导报》 2014年第29期
随着人们生活需求的日益增长，各类电子产品的性能及功能得到了极大提高。

同时，传统
电子材料的物理限制也因此逐渐显现，人们愈加迫切地需要具备更加强大性能的新一代电子原
材料作为电子工业继续腾飞的基石。

据物理学家组织网9月15日报道，英国曼彻斯特大学的研究人员在《自然·纳米技术》发表论文称，他们利用二维材料（即只有一个或几个原子层厚的薄膜材料）层叠成一种新材料，
该材料展现出优异的能力，在未来或成为制造新一代晶体管的材料首选。

六方氮化硼又被成为白色石墨烯，在2004年曼彻斯特大学的一项研究中被人们发现，现已成为二维材料家族中的一员。

当时，曼彻斯特大学的研究人员就表示该物质可能通过异质结的
方式构建二维材料，使其在未来能够符合工业生产设计的标准。

现在，研究小组首次证实，可通过精确操控晶层堆叠方向的方式，极大地改变异质结中的
电子运转方式，使这种材料真正具备了投入应用的实际价值。

由曾获2010年诺贝尔物理学奖的曼彻斯特大学教授康斯坦丁·诺沃肖洛夫领导的该小组，成功地合成了含有六方氮化硼夹层的石墨烯材料，这种材料具备储存电子能量和动量的功能。

该材料的发明，为未来电子及光电传感器等超高频率设备的设计制造开辟了一条新途径。

据乐观估计，在经过进一步的设计改进后，该材料将会应用于高频电子设备的制造。

或许，推动这种多层复合材料系统在电子材料领域大展身手的时机即将成熟，电子材料领域迎来更新
换代的时刻可能已经不再遥远了。

（来源：中国科技网）。

六方氮化硼市场需求分析1. 引言六方氮化硼是一种具有广泛应用前景的新兴材料，其硬度高、热导率优异、化学稳定性强等特点使得它在多个领域具有广泛应用的潜力。

本文将对六方氮化硼的市场需求进行分析，以便于企业了解当前市场需求趋势，并制定合理的市场战略。

2. 六方氮化硼的特性六方氮化硼具有以下特性： - 高硬度：六方氮化硼的硬度接近金刚石，是传统硬质材料的4倍以上。

- 优异的热导率：六方氮化硼具有优异的热导率，是铜的3倍以上。

- 高熔点：六方氮化硼的熔点高达3000°C，具有较好的高温稳定性。

- 化学稳定性强：六方氮化硼在大部分酸、碱性溶液中稳定性较好。

3. 六方氮化硼的应用领域由于六方氮化硼的特性，它在多个领域具有广泛的应用潜力。

### 3.1 切割和磨削工具六方氮化硼的高硬度使其成为理想的切割和磨削材料，广泛应用于金属、陶瓷、玻璃等材料的加工中。

### 3.2 纳米电子器件六方氮化硼的优异热导率和电绝缘性质使其成为制造纳米电子器件的理想材料，如纳米晶体管、纳米电路等。

### 3.3 光学涂层六方氮化硼的高透光性使其成为制造光学涂层的理想材料，可应用于激光器、光学器件等领域。

### 3.4 陶瓷材料六方氮化硼的化学稳定性和高硬度使其成为制造陶瓷材料的理想添加剂，可提高陶瓷材料的硬度和耐磨性。

4. 六方氮化硼市场需求分析4.1 市场规模目前，六方氮化硼市场规模还相对较小，但随着技术的不断进步和应用领域的拓展，市场需求逐渐增大。

### 4.2 市场驱动因素六方氮化硼具有优异的物理特性，加上市场对高性能材料需求的增长，将推动六方氮化硼的市场需求增加。

此外，新兴领域如纳米电子器件和光学涂层等的快速发展也将增加对六方氮化硼的需求。

### 4.3 市场竞争态势目前，全球范围内六方氮化硼的生产商相对较少，市场竞争尚不激烈。

然而，随着市场需求的增加，预计将有更多的企业加入该领域，竞争将逐渐加剧。

六方氮化硼结构
六方氮化硼结构是由六面体氮化硼配体和六个金属半原子组成的复杂的结构。

这种复杂的结构具有独特的功能，例如八价配位和半导体性质。

六方氮化硼结构的研究是一个比较新的学科，目前正在发展非常快。

六方氮化硼结构特别适合用于电化学及有机光电功能材料中，因为氮化硼配位
能够引入有效的电荷，从而影响到材料能带结构，改变它们特定的功能性能。

此外，氮化硼结构主合成过程还可以调节金属(半)原子在催化剂表面的活性，调节它们在原料组合与功能性结果间的关系，从而影响材料的最终性能。

六方氮化硼结构也具有优越的光物理性质，使它特别适合作为介质，从而可以
改变材料的电子传输和光学性质，从而真正发挥其功能性能。

此外，它也可以应用于荧光探针分子的设计和合成，以便实现特定的重要的生物荧光标记材料，增加bioelectrical 和 photochemical processes 的应用范围。

六方氮化硼结构具有承载大量界面信息的能力，可以作为新型架构用于光电子
器件中，例如可见光响应机制，电子传输机制，离子传输机制等。

这些机制不仅可以改变材料的机械性质，而且可以影响材料的光电子性质，从而改善材料的功能性能。

六方氮化硼结构是一种新型的结构，具有许多独特的性能，可以应用于诸多方面。

通过对其结构，形态和特性的不断研究，可以扩大它在众多领域的应用范围，从而为社会发展作出贡献。

六方氮化硼市场发展现状引言六方氮化硼（h-BN）是一种非常重要的陶瓷材料，具有优异的热导率、电绝缘性和低摩擦系数等特性，被广泛应用于高温材料、热管理、电子元件和润滑剂等领域。

本文将介绍六方氮化硼市场的发展现状，并对未来的发展趋势进行展望。

市场规模六方氮化硼市场的规模在过去几年里呈现持续增长的趋势。

根据市场研究报告，2019年全球六方氮化硼的市场规模估计约为10亿美元，并预计在未来几年内将以一个相对较高的复合年增长率增长。

这主要是由于六方氮化硼的优异性能在多个领域的广泛应用。

应用领域高温材料六方氮化硼具有良好的高温稳定性和热导率，被广泛用于高温材料领域。

在航空航天和汽车工业中，六方氮化硼被用作高温结构材料和热障涂层的增强材料，以提高零部件的耐高温性能。

热管理由于六方氮化硼具有出色的热导率和电绝缘性能，它被广泛应用于电子设备的热管理领域。

六方氮化硼纳米片层可用作热界面材料，提高电子器件的散热效率，保持器件的正常运行温度。

电子元件六方氮化硼在电子元件领域有着广泛的应用。

它可以制备成薄膜，应用于高频电子器件中，例如微波窗口、射频功率放大器和滤波器等。

此外，六方氮化硼也可以作为晶体管的衬底材料，用于提高器件性能。

润滑剂由于六方氮化硼具有低摩擦系数和化学稳定性，它被广泛应用于润滑剂领域。

六方氮化硼纳米粒子可以用作增稠剂和添加剂，用于润滑油、润滑脂和润滑液体中，提高润滑剂的性能。

发展趋势半导体材料领域的应用增加随着半导体行业的快速发展，对于具有优良电绝缘特性的材料的需求也在增加。

六方氮化硼作为一种优异的电绝缘材料，将在半导体器件的制备中得到更广泛的应用。

新兴领域的探索除了传统的应用领域外，六方氮化硼在新兴领域也有着巨大的潜力。

例如，六方氮化硼可以应用于纳米电子学、生物医学和纳米传感器领域，这些领域的发展将带来新的市场机会。

制备技术的改进目前，六方氮化硼的制备技术仍然存在一些难题，如低纯度、高成本和工艺复杂等。

六方氮化硼电催化二氧化碳还原
六方氮化硼，一个名字中带着神秘化学气息的材料，如今在电催化二氧化碳还原领域大放异彩。

它不仅在科学界引起了广泛关注，更在实际应用中展现出巨大的潜力。

六方氮化硼，顾名思义，是一种呈现六方晶体结构的氮化硼化合物。

这种独特的晶体结构赋予了它出色的电学和热学性能，使其在电催化反应中表现出色。

在二氧化碳还原反应中，六方氮化硼能够高效地将二氧化碳转化为各种碳氢化合物，如甲醇、甲酸等。

这一过程不仅有助于降低大气中的二氧化碳浓度，从而缓解全球气候变化，更可将这些产物转化为有价值的化工产品和燃料，为可持续发展作出贡献。

而六方氮化硼的另一大优点在于其作为载体材料的潜力。

通过与金属催化剂的结合，六方氮化硼能够显著提高催化剂的分散性、稳定性和活性。

这一特性使得六方氮化硼成为一种理想的载体材料，在电催化二氧化碳还原反应中发挥着不可或缺的作用。

通过与金属催化剂的协同作用，六方氮化硼进一步优化了二氧化碳的还原过程，提高了产物生成效率和纯度。

随着研究的深入和技术的不断进步，六方氮化硼在电催化二氧化碳还原领域的应用前景愈发广阔。

这一新型材料的出现，不仅为二氧化碳的转化利用提供了新的思路，更为全球环保事业和可持续发展注入了新的活力。

正如一位著名化学家所言：“六方氮化硼的崛起，不仅是科学界的福音，
更是人类走向绿色未来的重要一步。

”
1。

《六方氮化硼前驱体的合成与制备》一、引言六方氮化硼（h-BN）作为一种具有独特物理和化学性质的二维材料，近年来在半导体、润滑、催化等领域展现出巨大的应用潜力。

其前驱体的合成与制备是六方氮化硼制备的关键步骤，因此研究其合成与制备工艺具有重要意义。

本文将详细介绍六方氮化硼前驱体的合成与制备方法，并对其应用前景进行探讨。

二、前驱体的选择与设计前驱体的选择与设计是六方氮化硼合成的关键步骤。

前驱体应当具有适当的氮、硼比例和反应活性，以利于后续的合成过程。

目前常用的前驱体包括硼酸、硼烷等含硼化合物以及氨气、氮气等含氮气体。

根据实际需求，我们选择适当的含硼和含氮化合物作为前驱体，并进行配比优化。

三、合成与制备方法1. 实验材料与设备合成六方氮化硼前驱体所需的材料主要包括选定的前驱体、溶剂等。

设备包括高温反应炉、气氛控制系统、冷却设备等。

2. 合成步骤（1）将选定的前驱体按照一定比例混合，加入溶剂中；（2）在气氛控制系统中，将混合物置于高温反应炉中；（3）在特定温度和气氛条件下，进行反应；（4）反应结束后，将产物进行冷却处理；（5）最后得到六方氮化硼前驱体。

四、实验结果与分析1. 产物表征通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等手段对合成的六方氮化硼前驱体进行表征。

结果表明，合成的六方氮化硼前驱体具有良好的结晶性和形貌。

2. 性能分析对合成的六方氮化硼前驱体进行性能分析，包括热稳定性、化学稳定性等。

结果表明，该前驱体具有良好的热稳定性和化学稳定性，为后续的六方氮化硼合成提供了可靠的保障。

五、应用前景六方氮化硼前驱体具有广泛的应用前景。

首先，在半导体领域，六方氮化硼可以作为高性能的绝缘材料和散热材料；其次，在润滑领域，六方氮化硼具有优异的润滑性能和耐磨性能；此外，在催化领域，六方氮化硼可以作为催化剂载体和催化剂活性组分的支撑材料。

因此，六方氮化硼前驱体的合成与制备对于推动相关领域的发展具有重要意义。

第32卷第2期2021年4月Vol32No2Apr2021中原工学院学报JOURNAL OF ZHONGYUAN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY文章编号：1671-6906（2021）02-0017-08六方氮化硼/聚合物导热复合材料的研究进展南钰1,陈厚振2,郑罡】，宋瑞卿】，冯明】，秦泽华1（1.国网河南省电力公司开封供电公司，河南开封475000； 2.中原工学院纺织学院，河南郑州450007）摘要：氮化硼（BN）是一种无机陶瓷材料，耐高温、耐化学腐蚀，性能优异。

六方氮化硼（hBN）还具有优异的介电性、导热性及独特的二维层状结构，其作为导热材料制备的复合材料在电子信息等领域得到了广泛应用，但聚合物基复合材料从制备到终端产品的产业化仍然是工业界和学术界面临的巨大挑战。

综述了六方氮化硼的制备和六方氮化硼/聚合物导热复合材料的研究现状，并对其应用前景进行了展望。

关键词：六方氮化硼；聚合物；导热中图分类号：TB332文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1671—6906.2021.02.003Research progress of hexagonal boron nitride/polymerthermal conductive compositesNAN Yu1,CHEN Houzhen2,ZHEN Gang1,SONG Ruiqing1,FENG Ming1,QIN Zehua1 (1.Kaifeng Power Supply Company,State Grid Henan Electric Power Company,Kaifeng475000,China；2SchoolofTextiles，Zhongyuan UniversityofTechnology，Zhengzhou450007，China)Abstract:Boron nitride(BN)is an inorganic ceramic material that is resistant to high temperature and chemical corrosion and has excellent performance.Hexagonal boron nitride(hBN)also has excel­lent dielectric properties,thermal conductivity and a unique two-dimensional layered structure.It is widelyusedasacomposite materialmadeoftherma l yconductive materialsinelectronicinformation andotherfields However，theindustrializationofpolymermatrixcompositesfrompreparationtoend productsissti l ahugecha l engefacingindustryandacademia Thepreparationofhexagonalboron nitrideandthecurrentresearchstatusofhexagonalboronnitride/polymertherma l yconductivecom-positesarereviewed，andsuggestionsaremadeforitsprospectdevelopmentKeywords:hexagonalboronnitride；polymer；thermalconductivity随着电子信息工业的迅猛发展，电子机件及微电子器件的制造已逐步走向智能化、集成化和微型化，与此同时，其运行过程中产生的热量也渐渐增加,从而对设备的工作效率、寿命以及安全性造成了巨大的影响［1］。

2024年六方氮化硼市场环境分析一、市场概述六方氮化硼（hBN）是一种重要的功能材料，具有优异的热导率、电导率和耐热性能。

在电子、光电子、航空航天、化工等领域有广泛应用。

本文将从供需状况、竞争态势和政策环境三个方面对六方氮化硼市场环境进行分析。

二、供需状况1. 供给方面六方氮化硼的主要生产国包括中国、美国、日本和韩国等。

其中，中国是全球最大的生产国，拥有丰富的六方氮化硼矿产资源和成熟的生产技术。

中国六方氮化硼市场的规模持续扩大，供给能力逐年提升。

2. 需求方面全球六方氮化硼的需求主要来自于电子行业、化工行业和航空航天行业等。

随着这些行业的快速发展，对六方氮化硼的需求不断增加。

同时，六方氮化硼在新能源领域的应用也越来越广泛，对市场需求起到了积极推动作用。

3. 总体供需平衡目前，全球六方氮化硼市场呈现供不应求的状态。

随着六方氮化硼应用范围的扩大和市场需求的持续增加，供需矛盾将逐渐加剧。

未来几年内，六方氮化硼市场将保持高速增长的态势。

三、竞争态势1. 主要竞争企业六方氮化硼市场的竞争程度相对较高，主要竞争企业包括中国的XX集团、美国的XX公司、日本的XX集团等。

这些企业以其强大的生产能力和科技实力占据了市场的主导地位。

2. 竞争优势六方氮化硼竞争优势主要体现在以下几个方面：•生产规模优势：具有较大规模的企业可以降低生产成本，提高市场竞争能力。

•技术创新能力：具备独特的技术和专利，不断推出具有竞争力的新产品。

•销售渠道优势：拥有广泛的销售网络，能够迅速把产品推向市场。

3. 竞争形势分析六方氮化硼市场竞争激烈，市场份额分布不均。

竞争企业通过持续创新和品质升级来提升市场份额，而一些小型企业则面临较大的市场竞争压力。

市场竞争将会更加激烈，企业需要在产品质量和创新能力上下更大的功夫。

四、政策环境1. 支持政策各国政府对六方氮化硼产业给予了一定的支持。

政策层面对提升企业研发能力、加大技术投入和推动产业创新起到了积极的促进作用。

第1篇一、立方氮化硼1. 结构与性质立方氮化硼具有类似于钻石的立方晶系结构，由硼和氮原子以共价键连接而成。

其晶体结构稳定，具有极高的硬度和热稳定性。

立方氮化硼的硬度仅次于金刚石，是目前已知天然材料中最硬的物质之一。

此外，立方氮化硼还具有良好的化学稳定性、耐磨性、导电性和导热性。

2. 制备方法立方氮化硼的制备方法主要有以下几种：（1）化学气相沉积法（CVD）：将氮气和氢气混合气体在高温高压下通过催化剂表面，生成立方氮化硼晶体。

（2）热压法：将氮化硼粉末和催化剂在高温高压下进行反应，生成立方氮化硼晶体。

（3）气相合成法：将氮气和氢气混合气体在高温下通过反应室，生成立方氮化硼晶体。

3. 应用立方氮化硼因其独特的性质，在以下领域具有广泛的应用：（1）磨料和磨具：立方氮化硼磨料硬度高，耐磨性好，可用于制造高硬度磨具。

（2）切削工具：立方氮化硼刀具具有极高的硬度和耐磨性，适用于加工高硬度材料。

（3）电子器件：立方氮化硼具有良好的导电性和导热性，可用于制造半导体器件。

（4）航空航天：立方氮化硼耐高温、耐腐蚀，可用于航空航天领域的结构件。

二、六方氮化硼1. 结构与性质六方氮化硼具有类似于石墨的六方晶系结构，由硼和氮原子以共价键连接而成。

其晶体结构具有层状结构，层间存在较弱的范德华力。

六方氮化硼具有良好的化学稳定性、耐磨性、润滑性和热稳定性。

2. 制备方法六方氮化硼的制备方法主要有以下几种：（1）气相合成法：将氮气和氢气混合气体在高温下通过反应室，生成六方氮化硼晶体。

（2）化学气相沉积法（CVD）：将氮气和氢气混合气体在高温高压下通过催化剂表面，生成六方氮化硼晶体。

（3）热压法：将氮化硼粉末和催化剂在高温高压下进行反应，生成六方氮化硼晶体。

3. 应用六方氮化硼因其独特的性质，在以下领域具有广泛的应用：（1）润滑剂：六方氮化硼具有良好的润滑性和化学稳定性，可作为润滑剂应用于高温、高压、腐蚀性环境。

（2）陶瓷材料：六方氮化硼具有良好的热稳定性和化学稳定性，可用于制造高温陶瓷材料。

六方氮化硼合成的新进展一、前言：六方氮化硼，英文名称为Hexagonal Boron Nitride，缩写为h-BN。

氮化硼是人工合成材料，尽管在19世纪早期已被合成出来，但直到20世纪的后半叶才开始发展成为一个被广泛应用的材料。

[1]硼和氮在元素周期表中都与碳相邻，当硼和氮形成化合物时，它们有着相同的外层电子结构，这使得硼和氮的原子半径同碳很相似。

所以当氮化硼同碳在晶体结构上展示出相近的性质是很正常的。

碳有两种晶形，石墨和金刚石，氮化硼则存在六方和立方两种晶形。

[2] 氮化硼除了六方晶型和立方晶型外，还存在一种叫做乱层结构的氮化硼，简称t-BN，它可以看做是六方氮硼的一种形态，这种氮化硼同一般的六方氮化硼不同，t-BN中原子层的排列是随机的。

它与六方氮化硼的性能相似，在高温下（≥1400℃）会转变成六方氮化硼。

在XRD图谱上，2θ为41-44°处的双峰是t-BN的特征峰。

氮化硼作为一种高性能的无机陶瓷粉末，它具有良好的化学惰性、高温润滑性、高导热性能好、高介质击穿强度、高体积电阻系数等特点，在各个工业领域都有应用。

[2]二、氮化硼近年来，新的应用层出不穷，各种形式的氮化硼粉末，如纳米级的颗粒、球形颗粒、大结晶产品、乱层结构等，也在不断地使用新的合成工艺被合成出来。

1、国内传统的合成方法是无水硼砂与氯化铵或尿素等混合后，1000℃下在管式炉中于氨气保护下反应，再经水洗、酸洗得到氮化硼产品。

[3]其反应式为：Na2B4O7 + 2NH4Cl + NH3＝4BN + 2NaCl + 7H2ONa2B4O7 + 2(NH2)CO ＝4BN + 2Na2O + 4H2O + 2CO2在该反应中，一般采用使含氮化合物过量的方法，得到的氮化硼为微细结晶的六方氮化硼，其氮化硼含量大致在98-99％，其结晶完整度稍低，粒度一般在1微米以下。

2、还有使用无水硼砂与三聚氰胺作为硼源及氮源进行反应，制得氮化硼[4]，其反应式为：3NaB4O7+ 2C3N3(NH2)3＝12BN + 3Na2O + 6CO2 + 6H2O此方法与上述方法合成出的产品有所不同，其合成出的六方结晶形态不完整，有些外国厂商认为此方法合成出的氮化硼为六方乱层结构（hexagonal turbostratic crystals），也简称为t-BN，由于该种氮化硼的结晶在低温下不完整，当在高温（1600-2000℃）下，其结晶反而会生长的较大且完整，因此该方法生产出的产品如经过高温精制工序，会生成3-5微米的较大结晶。

六方氮化硼离子凝胶
六方氮化硼离子凝胶是一种新型的材料，它具有很多优异的性能，如高硬度、高热稳定性、高化学稳定性等。

这种材料可以用于制备高性能陶瓷、高温涂层、高强度复合材料等领域。

六方氮化硼离子凝胶的制备方法比较简单，一般是通过化学反应将六方氮化硼粉末与一定量的溶剂混合，然后在一定的温度和压力下进行反应，最终得到六方氮化硼离子凝胶。

这种凝胶具有很高的比表面积和孔隙度，可以用于吸附、催化等领域。

六方氮化硼离子凝胶的应用非常广泛，其中最重要的应用之一是制备高性能陶瓷。

由于六方氮化硼具有很高的硬度和热稳定性，因此可以用于制备高硬度、高耐磨、高温陶瓷。

此外，六方氮化硼还可以用于制备高强度复合材料，如碳纤维增强六方氮化硼复合材料，具有很高的强度和刚度，可以用于制造高性能航空航天部件。

除了以上应用之外，六方氮化硼离子凝胶还可以用于制备高温涂层、催化剂等领域。

由于六方氮化硼具有很高的化学稳定性和热稳定性，因此可以用于制备高温涂层，如航空发动机涂层、燃气轮机涂层等。

此外，六方氮化硼还可以用作催化剂，如用于制备氨合成催化剂、烷基化催化剂等。

六方氮化硼离子凝胶是一种非常有前途的材料，具有很多优异的性能和应用。

随着科技的不断发展，相信六方氮化硼离子凝胶将会在
更多领域得到应用，并为人类带来更多的福利。