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。     

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。     

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     

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。     

氧化硅（Si3N4）—稀土氧化物陶瓷的超高压烧结研究

 在5~7 GPa，600~1 800 ℃的压力-温度范围内对组份为氧化硅-稀土氧化物微粉混合物（3α-Si₃N₄+0.5La₂O₃+0.5Pr₆O₁₁（mol.%））的烧结产物进行了研究。所得结果表明其成相规律与Sialon体系在高温高压下烧结时不同。在直到5 GPa的高压下，α-Si₃N₄表现出相当高的稳定性，并不转变成β相。当烧结温度低于1 600 ℃时，烧结体仍然由以α-Si₃N₄为基础的固溶体及稀土氧化物组成，而后者则表现出一系列相变化。当压力超过6 GPa、温度高于1 600 ℃时，物料烧结成一个新的单相高压结构ReSi₃O₂N₄。其衍射数据可以用一个正交点阵来拟合。其晶格参数为：a=1.298 3 nm，b=0.814 0 nm，c=0.428 5 nm。     

PECVDSi3N4/InP界面特性的研究

本文利用Auger分析技术和C-V测量方法,详细地研究了PECVDSi₃N₄/InP界面特性,Auger能谱分析表明热处理使界面面发生互扩散,同时InP的热分解导致P元素穿过Si₃N₄薄膜到达表面。C-V测量表明Ag/Si₃N₄/InPMIS结构可以实现载流子的堆积、耗尽和反型。     

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。     

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。     

高温高压下C3N6H6分解产物的研究

 采用高温高压方法分解缩聚三聚氰胺（C₃N₆H₆），得到一种棕黑色粉末。经过X射线粉末衍射分析，产物主要由未完全分解的原料、碳和分解过程中的过渡相组成。透射电镜观察结果显示，过渡相在某一方向具有长周期结构；在扫描电镜下观察形貌，产物为片状组织，且其中有少量气孔；X射线能散结果表明，C∶N≈3.27∶1（原子比）；此外，进行了红外吸收谱和X射线光电子能谱测试，产物主要键合状态是C(sp²)＝N和C(sp²)—N。     

ZrN-ZrB2纳米复合材料的高压制备及性能表征

 以金属锆粉（Zr）和六方氮化硼粉（h-BN）为原料,结合高能球磨和高温高压合成技术,制备出了ZrN-ZrB₂纳米复合材料。利用X射线衍射、透射电镜和拉曼光谱等测试手段,对材料的结构和合成规律进行了研究。结果表明,高能球磨过程中只合成出了ZrN_x,没有出现ZrB₂,从N、B原子与Zr进行固态反应的热力学和动力学方面分析了原因。利用Zr与BN粉球磨10 h后的混料,在压力为5 GPa、温度为1 300 ℃的条件下,制备出了具有高致密度的ZrN-ZrB₂纳米复合材料。其维氏显微硬度（17 GPa）、热膨胀系数（7.57×10^-6 ℃^-1）和电阻率-温度系数（8.846×10^-4 ℃^-1）等材料参数的测量结果表明,ZrN-ZrB₂复合材料是一种集优良的力学、热学和电学性能于一体的纳米复合材料。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

六方氮化硼的振动光谱与立方氮化硼的合成

 以X射线衍射分析作参比，分析了高度三维有序到近乱层结构的9种六方氮化硼的红外和拉曼光谱，并进行了立方氮化硼的高温高压合成。光谱分析表明，随着晶性的降低，六方氮化硼的低频红外吸收峰的位置及拉曼谱线等基本振动光谱发生明显的特征性的变化，并伴随出现各自不同的次级光谱结构。合成结果表明，在触媒作用下，立方氮化硼的形成需要六方氮化硼原料有一定的结晶度，但立方氮化硼合成效果与六方氮化硼结晶度并非是简单的单调关系。对振动光谱和合成试验的结果进行了讨论。     

用不同合成体系制备黑色立方氮化硼的研究

 立方氮化硼（cBN）晶体随颜色的加深,晶体的晶形越完整,晶体尺寸也越大。采用Mg+hBN、LiH+hBN、Li₃N+hBN+B和B+Li₃N 4种体系分别合成出了黑色的立方氮化硼晶体。通过光学显微镜、X射线衍射、拉曼光谱等测试分析手段,从合成条件、晶体形貌、颗粒度及残余应力等方面对不同体系合成出的黑色cBN晶体作了比较。结果表明,不同体系的合成效果有很大差别。在实际应用中应该根据需要采用不同的体系,以达到最优化合成目的。