Li3N、Mg3N2、Ca3N2催化作用的比较和分析

 Li₃N、Mg₃N₂和Ca₃N₂是高温高压下以hBN为原料合成cBN的催化剂。在实验中发现它们对常压高温下生成hBN的反应也表现出催化作用。对比了三种氮化物催化效果的差异，发现三种氮化物都只有在熔融状态下才能表现出催化效果，以及三种氮化物对生成hBN反应的催化效果与它们在高温高压下合成cBN反应的催化效果次序相似。提出了对合成hBN有催化作用的化合物也将对合成cBN表现出催化作用的观点。     

高压高温下B2O3与Mg和Li3N的反应

 通过B₂O₃与Mg和Li₃N分别在不同温度压力条件下的反应，用X射线方法研究了生成物的物相。当采用Mg与B₂O₃为原料时，其产物是Mg₃B₂O₆；用Li₃N与B₂O₃反应时，产物中除了Li₃BO₃，还有立方氮化硼（cBN）生成。这表明，当原料中含有相同数量B₂O₃时，用Mg和Li₃N分别作触媒合成立方氮化硼，将得到不同的结果。     

用(C2H5)2O·BF3和Li3N苯热合成cBN机理探讨

 以(C₂H₅)₂O·BF₃和Li₃N为原料，于苯热条件下合成氮化硼并研究其相变机理。X射线粉末衍射和傅立叶变换红外吸收光谱分析证明，产物中不仅有hBN和cBN物相存在，而且还发现了正交氮化硼（oBN）和锂硼氮的常压相Li₃BN₂(O)及高压相Li₃BN₂(T)存在。分析了Li₃BN₂在高温高压条件下和在苯热条件下对合成cBN催化机制的差异，探讨了Li₃BN₂在以Li₃N和(C₂H₅)₂O·BF₃为原料合成BN的催化机制，提出常压相Li₃BN₂(O)和高压相Li₃BN₂(T)分别对生成cBN和oBN起催化作用的观点。     

硅在cBN单晶合成中的行为

 实验制备了复合氮化物Li₈SiN₄，并对合成温度、合成时间、气流量等因素的影响以及产物的稳定性进行了讨论。研究了Li₈SiN₄作为触媒添加剂时硅在cBN单晶合成中的作用。结果表明：cBN晶体多为截角八面体，晶面致密光滑；硅参与cBN的合成反应，并以SiO₂的形式沉积在cBN表面。     

锂基触媒体系中不同形状立方氮化硼晶体的高压合成

采用高温高压方法,以六角氮化硼(hBN)为原料、选用氮化锂(Li3N)、氢化锂+氮化锂(LiH+Li3N)、氢化锂(LiH)、氢化锂+氨基锂(LiH+LiNH2)、氮化锂+氨基锂(Li3N+LiNH2)为触媒,在合适的温度、压力及生长工艺条件下,分别得到了厚板状、类球形、八面体或六八面体、扁锥状和片状六边形形貌立方氮化硼(cBN)晶体。总结了不同锂基触媒/添加剂对合成的cBN晶体形貌变化的影响。     

添加剂Li8SiN4对cBN晶体形貌的影响

 在4.5~5.0 GPa，1 500~1 800 ℃范围内，在Li基复合氮硼化物的催化体系中添加Li₈SiN₄后，得到了具有光泽的棕色透明的cBN单晶。研究了cBN晶体的形貌，结果表明，添加Li₈SiN₄后得到的等积形cBN晶体的百分比明显增多，除部分截角四面体外，多为截角八面体晶体，且棱角尖锐，晶面致密光滑。     

cBN晶体的Raman光谱测量

 用R1000激光共聚焦Raman光谱仪研究了高温高压合成棒中的立方氮化硼（cBN）晶体、原材料六方氮化硼（hBN）和催化剂。Raman光谱测量结果表明：伴随cBN晶体生长的散射峰,出现了两条全新的Raman散射峰（约1.088 cm^-1和约1.368 cm^-1）。该散射峰所对应的物质可能是在高温高压条件下hBN向cBN转变时生成的不完全产物——BN的一种新相。这一结果将有助于进一步讨论cBN的生长机理。     

Ca3B2N4-hBN系中立方氮化硼的膜生长机制

 以Ca₃B₂N₄为触媒,在高温高压下对六角氮化硼进行处理,在六角氮化硼与触媒的交界处得到了被金属膜包覆的立方氮化硼晶体。这表明六角氮化硼到立方氮化硼的转变与人造金刚石的膜生长机制类似：立方氮化硼晶体在触媒与六角氮化硼接触处择优成核,在生长着的立方氮化硼与六角氮化硼之间存在着金属薄膜,该膜对立方氮化硼“基元”有输运作用。随着该金属膜向六角氮化硼区的推进,在其后留下生长的立方氮化硼晶体。     

六方氮化硼的结晶度对合成立方氮化硼的影响

 将3种不同初始结晶度的六方氮化硼（h-BN）分别与Li₃N按一定比例混合,在低于立方氮化硼（c-BN）的合成温度和压力条件下,采用高温、高压预处理方式,使3种h-BN的结晶度发生改变。对不同预处理条件下得到的h-BN进行X射线衍射分析,确定了结晶度的变化程度。用不同结晶度的h-BN作为初始原料合成c-BN,观察并分析了h-BN向c-BN转化时微观结构的变化以及h-BN的结晶度对合成c-BN的影响。实验结果表明,结晶度低的h-BN更容易合成c-BN。     

高压合成立方氮化硼用的新触媒材料的研究

 本文研究了合成立方氮化硼用新触媒材料Mg₃B₂N₄及Ca₃B₂N₄的制备方法，并对它们的稳定性及其催化作用进行了讨论。氮化硼原料的结晶状态及合成温度、合成时间、气流量等对新触媒的合成有着重要的影响。本文还在高温高压下利用新触媒进行了立方氮化硼的合成实验，结果表明，与碱土金属触媒相比新触媒具有合成压力低、转化率高、合成温度和压力范围宽、产物杂志含量低、破碎强度高等优点，是一种应用前景很大的触媒材料。     

Li3N在生成BN反应中的作用

研究了常压高温下Li3N在B4C与含氮化合物生成BN反应中的作用。实验结果表明,在950℃高温下,B4C与Si3N4反应不生成hBN,B4C与NH4Cl反应只生成少量hBN。在该两种原料中加入Li3N后,反应产物中hBN生成量都明显增多。但Li3N本身没有与B4C生成hBN的反应。由此推断,Li3N在上述B4C与含氮化合物生成hBN的反应中表现出了催化作用。此外,在以hBN为原料,以Li3N为催化剂合成出cBN的温度压力区域内,对B4C-Si3N4-Li3N体系所做的高温高压实验没有合成出hBN或cBN。还讨论了在低压条件下原位合成cBN的探索实验中,应如何选择硼源和氮源的问题。     

Li_3N在生成BN反应中的作用

研究了常压高温下Li3N在B4 C与含氮化合物生成BN反应中的作用。实验结果表明 ,在 950℃高温下 ,B4 C与Si3N4 反应不生成hBN ,B4 C与NH4 Cl反应只生成少量hBN。在该两种原料中加入Li3N后 ,反应产物中hBN的生成量都明显增多。但Li3N本身没有与B4 C生成hBN的反应。由此推断 ,Li3N在上述B4 C与含氮化合物生成hBN的反应中表现出了催化作用。此外 ,在以hBN为原料 ,以Li3N为催化剂合成出cBN的温度压力区域内 ,对B4 C Si3N4 Li3N体系所做的高温高压实验没有合成出hBN或cBN。还讨论了在低压条件下原位合成cBN的探索实验中 ,应如何选择硼源和氮源的问题     

hBN-LiH/hBN-Li_3N-B体系合成cBN的赋色过程研究

在高温高压条件下,用hBN-LiH和hBN-Li3N-B为初始材料均可以合成出黑色cBN晶体。拉曼光谱测试结果表明,cBN晶体颜色变黑的原因是晶体中多余B原子的存在造成的。在hBN-Li3N-B体系中,晶体内部有明显的三角形阴影形成,表明从晶体表面的中心到顶角间B原子的含量较多,从表面中心到棱边B原子的含量逐渐减少。而在hBN-LiH体系中所得到的晶体颜色从黑色透明直接变成黑色不透明状态,晶体内部没有出现三角形阴影,表明晶体中作为杂质的B原子分布比较均匀。此两种情况说明,B作为杂质原子进入cBN晶体中可以有两种分布情况,一是居中对称分布,二是均匀分布,从晶体的生长环境和自身的排杂能力方面分析了晶体为什么会出现上述现象。     

Structure and luminescence of gadolinium-doped cubic boron nitride powder

The structural characteristics and chemical, morphological, and optical properties of cBN and cBN:Gd micropowders are studied by x-ray diffraction, energy-dispersive electron probe microanalysis (x-ray spectral microanalysis), and photoluminescence techniques. Cubic boron nitride (cBN) micropowders were synthesized at high pressures and temperatures from hexagonal boron nitride (hBN) micropowder and Li₃N catalyst. cBN:Gd micropowders were synthesized from mixtures of hBN, Li₃N, and GdF₃ micropowders. A lattice parameter of a~3.615 ? is calculated for both types of powder (cBN and cBN:Gd). The photoluminescence spectra of the cBN:Gd powder are found to contain emission lines attributable to intracenter optical transitions of Gd³⁺ ions.     

不同颜色立方氮化硼的合成及耐热性的研究

 本文分别以金属镁粉、氮化镁以及镁粉与氮化镁粉的混合物为触媒，以六角氮化硼粉（96%~98%含量）为原料，在高温高压下合成了颜色较纯正的黑色、橘黄色及白色立方氮化硼晶体。对上述三种不同颜色的立方氮化硼晶体进行了TG-DTA分析及高温氧化实验，并讨论了立方氮化硼晶体的耐热机制。