BN的合成方案
一研究背景
氮化硼是一种重要的化工原料，它被广泛应用作航空航天中的高温、高压、绝缘、散热部件，高温状态下的特殊电解、电阻材料，高速切割工具和地质勘探中的的钻头等等。因此氮化硼的高效，经济制备变成为了一个重要的问题。本次研究将主要从原料价格，环保方面进行考虑与探究。
二BN的性质
氮化硼是由氮原子和硼原子所构成的晶体。化学组成为43.6%的硼和56.4%的氮，具有四种不同的变体：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN）、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)，其中六方氮化硼的晶体结构具有类似的石墨层状结构，呈现松散、润滑、易吸潮、质轻等性状的白色粉末，所以又称“白色石墨”。相对分子质量均为24.82。理论密度2.27g/cm3，比重2.43，莫氏硬度为2。
外观与性状:润滑,易吸潮.氮化硼是白色、难溶、耐高温的物质。氮化硼耐腐蚀，电绝缘性很好，比电阻大于10-6 Ω．cm；压缩强度为170MPa；在常温下润滑性能较差，故常与氟化石墨、石墨与二硫化钼混合用作高温润滑剂，将氮化硼粉末分散在油中或水中可以作为拉丝或压制成形的润滑剂，也可用作高温炉滑动零件的润滑剂，氮化硼的烧结体可用作具有自润滑性能的轴承、滑动零件的材料。
三各种反应方法分析
1.1 B(s）+ 1/2N2 (g) = BN(s)
查表得
N2: △fHm=0 kJ/mol; △fGm=0 kJ/mol ;Sm=191.50J/mol/K;
B:△fHm=0 kJ/mol; △fGm=0 kJ/mol ;Sm=5.86 J/mol/K ;
BN: △fHm=-254.39 kJ/mol ; △fGm =-228.45 kJ/mol; Sm=14.81 J/mol/K；
经计算可知，△H=-254.39 kJ/mol;△S=-86.8 J/mol/K;△G=-228.4 kJ/mol <0,
结论：该反应可以自发进行，并且加热可以提升反应速率。
1.2 原料价格
单质硼:6000元/千克,氮气6000元/吨
B(s）+ 1/2N2 (g) = BN(s)
由计算得,制备1mol氮化硼至少需要60.1元.
1.3 实际操作
该反应需要在800℃~1350℃的温度进行，反映在高纯氮气的氛围中进行，硼与烧结助剂按一定的比例加入无水乙醇及玛瑙球,混合粉碎24 h之后在80 ℃下干燥24 h, 过筛, 模压成型,然后将试样放入到石墨坩锅中，在氮气保护下慢慢升温至 1 000 ～1 850 ℃,在各自的温度下保温2 后h,反应过程中氮气为0. 5个大气压,流量为20 mL / m in。当降温至800 ℃时, 关掉炉子, 随炉冷却至室温,取出试样,研磨抛光,待用。进行的温度为1 000 ～1 300 ℃，硼粉在1 050 ～1 350 ℃发生剧烈反应,硼粉全部转化为BN 粉。硼粉约在500 ℃开始反应,有一个缓慢的吸热和增重过程。随着温度的不断升高, 反应持续进行。在 1 200 ℃左右出现明显的吸热峰和增重峰, 此时
硼粉与氮气反应最充分。此后,由于部分生成的BN 阻碍了新反应生成的BN 的扩散与迁移,使得反应平衡压力变化放缓,硼粉增重速度也随之发生减缓。在此过程中的具体反应方程式如下: B(s）+ 1/2N2 (g) = BN(s) 硼粉在氮气气氛中主要合成BN。为了使所得反应物晶粒均匀,减少基体开裂或弯曲变形的程度,就要控制升温速率缓慢、均匀,以使生成的BN充分扩散。
由于该反应成本较高，而且反应条件对温度，条件要求过高，所以并不具备实际生产价值。
2.1 BCl3(g) + NH3(g) = BN(s)+3HCl(g)
查表得:
BCl3:△fHm=–403.8 kJ/mol; Sm=290.1J/mol/K ;△fGm=-388.7 kJ/mol ;
NH3: △fHm=-46.11 kJ/mol;Sm=192.34J/mol/K; △fGm=-16.48 kJ/mol ;
BN: △fHm =-254.39 kJ/mol ; Sm=14.81 J/mol/K ；△fGm =-228.45 kJ/mol;
HCl: △fHm =-92.31 kJ/mol ; Sm=186.80 J/mol/K；△fGm =-95.30 kJ/mol;
△G=58.3kJ/mol,反应低温不自发进行，高温可以进行.
2.2 原料价格
三氯化硼1500元/kg 氨气3000/吨
BCl3(g) + NH3(g) = BN(s)+3HCl(g)
由计算得: 制备1mol氮化硼至少需要176.7元.
2,3 实际操作
由于BCl3毒性比较大，反应产物HCI 对沉积系统有很大的腐蚀性，成本自然会大大增加，所以此方法实际上也并不具备实用价值。
2.4 环保
1.三氯化硼
a.性质无色发烟液体或气体。不燃，有刺激性、酸性气味。遇水分解生成氯化氢和硼酸,并放出大量热量,在湿空气中因水解而生成烟雾，在醇中分解为盐酸和硼酸酯。相对密度1.43。熔点-107.3℃。沸点12.5℃。在大气中,三氯化硼加热能和玻璃、陶瓷起反应,也能和许多有机物反应形成各种有机硼化合物。
b.健康危害侵入途径：吸入、食入、经皮吸收。健康危害：对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有强烈的腐蚀作用。吸入后可因喉、支气管的痉挛、水肿，化学性肺炎、肺水肿而致死。中毒表现有烧灼感、咳嗽、喘息、喉炎、气短、头痛、恶心和呕吐。慢性影响：具有神经毒性。
c.毒性学资料急性毒性：LC501271mg/m3，1小时(大鼠吸入)
危险特性：化学反应活性很高，遇水发生爆炸性分解。与铜及其合金有可能生成具有爆炸性的氯乙炔。遇潮气时对大多数金属有强腐蚀性，也能腐蚀玻璃等。在潮湿空气中可形成白色的腐蚀性浓厚烟雾。遇水发生剧烈反应，放出具有刺激性和腐蚀性的氯化氢气体。
2.氨气氨气，无机化合物，常温下为气体，无色有刺激性恶臭的气味，易溶于水，氨溶于水时，氨分子跟水分子通过*氢键结合成一水合氨(NH3·H2O)，一水合氨能小部分电离成铵离子和氢氧根离子，所以氨水显弱碱性，能使酚酞溶液变红色。氨与酸作用得可到铵盐，氨气主要用作致冷剂及制取铵盐和氮肥。氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用，可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破
