Mg3N2和Mg3B2N4触媒的研究

 本文由实验确定了常压下合成的Mg₃B₂N₄触媒和Mg₃N₂-BN体系在高温高压下都转变成相同的高压相Mg₃B₂N₄。本文还讨论了Mg₃B₂N₄和Mg₃N₂触媒的异同。认为用常压合成的Mg₃B₂N₄作为初始触媒对于合成立方氮化硼是有利的。     

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。     

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。     

高温高压合成立方氮化硼的热力学分析

 从热力学角度计算出了以六角氮化硼为原料、用高压触媒法合成立方氮化硼时所形成稳定的临界晶粒半径r_k的大小,当p=6.0 GPa、T=1 600 ℃时,r_k≈15 nm。分析了r_k的大小与合成温度、压力的关系,以及在给定压力下立方氮化硼晶粒转化率与温度的关系。结果表明：在立方氮化硼稳定区,在相同压力下,r_k随温度的升高而增大;在相同温度下,r_k随压力的升高而减小,r_k越小立方氮化硼晶粒的转化率越高。计算结果与实际合成实验所得结果完全一致。     

高温高压下立方氮化硼的合成

用Mg和Mg₃N₂作触媒,以LiH作添加剂,在55—64千巴及1700—2100℃的高温高压下,进行了由六方氮化硼到立方氮化硼的合成。对合成晶体作了结构与有关性能的鉴定和测试。晶体表面上杂质、缺陷、生长中心和台阶结构的显微观察表明,高温高压下合成的立方氮化硼晶体具有通常条件下晶体生长的一般特征。对密切依赖于温度、压力状况及触媒组装的合成结果进行了分析和讨论。文中特别报道了触媒中少量LiH的加入对提高晶体粒度和质量的显著效果,其中获得了1毫米以上的大颗粒立方氮化硼晶体。     

立方氮化硅及其冲击波合成

 立方氮化硅是高温高压研究近期合成得到的一种新物相，与已经在工业上普遍使用的氮化硅的两种六方物相（α相和β相）相比，新物相的密度增加了26%，预期是一种新型功能材料。简要综述了立方氮化硅的研究进展和存在的问题，讨论了立方氮化硅的人工合成和相关物性研究、Ⅳ(A)族氮化物（Ge₃N₄、Sn₃N₄、C₃N₄）的高密度物相研究，以及后尖晶石相氮化物的实验和理论探索等问题。介绍了作者最近利用炸药爆轰加载技术开展的冲击波合成实验结果，以α相氮化硅为冲击压缩前驱体，实现了在单次冲击波压缩实验中合成出了克量级立方氮化硅粉体，为进一步开展立方氮化硅的性能研究奠定了基础。     

高温高压下B4C合成金刚石的研究

 压力为5.7~6.0 GPa及1 370~1 500 ℃温度范围内，B₄C在Ni₇₀Mn₂₅Co₅系统中，高压相变为金刚石。合成的金刚石为深黑色，含硼量大于1wt%。粒度为20 μm左右，晶形多为立方体与八面体的各种聚形。反应后的金属触媒中，存在Ni₂B等硼化物；非金属残留物中，存在B₁₃C₂等高硼碳化物。     

氮化硅（Si3N4）微粉的超高压烧结研究

 氮化硅（Si₃N₄）是具有优良性能的陶瓷材料，具有广泛的工程应用前景。但由于这种化合物属于共价结合性质并具有很高的熔点，陶瓷的烧结需要在很高的温度下进行。本文探讨了在超高压力下这种材料的烧结行为的变化。对含有AlN、Al₂O₃及少量La₂O₃添加物的Si₃N₄微粉在3~7 GPa，800~2 000 ℃的压力温度范围内进行烧结，并应用X射线衍射、扫描电子显微镜观察及密度测量等方法研究了烧结样品。结果表明高压力可以大大促进Si₃N₄的α→β转变及固相反应，降低烧结温度。高压下烧结过程分为两个阶段：低温下以粉末粒子结合为主要内容的过程及高温下各物相间的相变和固相反应为主的过程。研究表明，超高压力下烧结没有改变所研究组份样品的复合相组成。     

Fe40Ni40P12B8非晶合金的冲击晶化实验研究

 本文研究了Fe₄₀Ni₄₀P₁₂B₈非晶合金冲击波加载下的晶化行为，冲击波由二级轻气炮发射的告诉弹丸撞击靶产生。实验结果表明：Fe₄₀Ni₄₀P₁₂B₈非晶合金在冲击波加载下，晶化可在加载时间（微秒量级）内发生；晶化的阈值压力在30~50 GPa之间，相应的冲击温度约为510~800 K，晶化析出相与冲击压力有关，低压下析出相是面心立方γ-(Fe, Ni)固溶体和Fe₃(P_0.37B_0.63)化合物，高压下（大于60 GPa）析出相除了面心立方γ-(Fe, Ni)固溶体和Fe₃(P_0.37B_0.63)化合物之外，还包括(Fe, Ni)₃P化合物。     

高压合成的硼酸锶掺Eu2+离子发光特性的研究

 本文首次采用高压方法合成了Sr₃B₂O₆:Eu²⁺、Sr₂B₂O₅:Eu²⁺、SrB₄O₇:Eu²⁺一系列硼酸盐，研究了它们和SrB₂O₄:Eu²⁺的常压与高压合成产物的发光光谱、强度及效率的变化，以及发光与其结构的关系。由于硼酸盐在高压处理后，结构发生变化，因而光谱及发光强度均有所改变。尤其对SrB₂O₄:Eu²⁺，在适当的合成压力条件及一定的激光条件下，其量子发光效率比常压提高80倍以上。     

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。     

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     

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。     

费-托合成制清洁燃料用担载纳米钴基催化剂制备中热处理对其结构和催化性能的影响

" 应用浸渍法在不同的焙烧条件(90~500 ℃)制备了一系列Al2O3担载钴基催化剂(质量含量为15%);采用XRD、XPS、程序升温还原对其进行了结构表征和分析,考察其在一氧化碳选择加氢制备清洁燃料用长链烷烃的反应中的催化性能．XPS结果表明,对于在90~200 ℃焙烧的催化剂,仍可观察到未完全分解的硝酸钴的存在;对于在200~500 ℃焙烧的几个催化剂可观察到Co3O4的物相．对于经过几种热处理制备的氧化铝担载的四个纳米钴基催化剂(200~500 ℃热处理),XRD和XPS结果表明四个样品中主要是9     

硼砂与氯化铵合成hBN反应机理的研究

 研究了以硼砂、氯化铵为原料在氨气气氛下合成hBN 的反应机理。指出氯化铵在反应中的主要作用是与硼砂反应形成可阻止硼砂颗粒团聚的高熔点膜层；而氨气的主要作用就是提供大量参与反应的NH₃分子，增加了反应几率；新生成的hBN则进一步隔离高度熔融的硼砂团粒，防止玻璃相的生成。     

Carbon Nitride Thin Films Deposited by Plasma Assisted Nd:YAG Laser Ablation of Graphite in N2+H2 Atmosphere

Carbon nitride thin films are deposited on silicon wafers by 532 nm Nd:YAG laser ablation of graphite in the N2+H2 atmosphere assisted by a dc glow discharge plasma at a higher gas pressure of about 4.0 kPa. The properties of the thin films are investigated by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray (EDX) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the deposited films are composed of α-C3N4, β-C3N4 phase and have the N/C atomic ratio of 2.01. The optical emission spectroscopy (OES) studies indicate that the introduction of a dc glow discharge and the adoption of a higher gas pressure during the film deposition are favorable to the net generation of the atomic N, CN radicals and N+2 in B2Σ+u excited state in the plasma, which are considered to play a major role in the synthesis of carbon nitride.     

Carbon Nitride Thin Films Deposited by Plasma Assisted Nd∶YAG Laser Ablation of Graphite in N2+H2 Atmosphere

Carbon nitride thin films are deposited on silicon wafers by 532 nm Nd∶YAG laser ablation of graphite in the N2+H2 atmosphere assisted by a dc glow discharge plasma at a higher gas pressure of about 4.0 kPa. The properties of the thin films are investigated by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray (EDX) and X-ray diffraction (XRD). The results show that the deposited films are composed of α-C3N4, β-C3N4 phase and have the N/C atomic ratio of 2.01. The optical emission spectroscopy (OES) studies indicate that the introduction of a dc glow discharge and the adoption of a higher gas pressure during the film deposition are favorable to the net generation of the atomic N, CN radicals and N+2 in B2Σ+u excited state in the plasma, which are considered to play a major role in the synthesis of carbon nitride.     

氮化碳材料的光谱学分析及光催化性能研究

为克服光催化材料可见光利用效率低的缺陷,通过三聚氰胺高温缩聚的方法合成了石墨型氮化碳(g-C₃N₄)材料。采用XRD,SEM,UV-Vis技术对氮化碳材料的微观结构和光学性能进行了表征,并通过降解罗丹明B溶液研究了缩聚温度和不同光源对光催化效率的影响。结果表明,合成的氮化碳层片状结构保存良好,尽管材料表面在高温下断裂形成了不规则的块体颗粒;随着煅烧温度的升高,催化剂在紫外光和可见光部分的吸收都显著增强,这可能是由于材料表面的岩石状块体颗粒提高了材料的比表面积,同时降低了光的反射又提高了对光的吸收。在罗丹明B的光降解测试中,催化剂在可见光和太阳光照射下均表现出了良好的催化效果,缩聚温度为580 ℃时效果最好,分别为94.8%(60 min)和91.1%(90 min)。该方法制备的石墨型氮化碳催化剂对利用清洁能源进行环境净化应用具有极大的潜在价值。