1、以水熱選相原位和固態(tài)置換反應(yīng)方法為基礎(chǔ),我們從兩個(gè)方面探索了BN的低溫可控合成:在體系中,研究了選相原位方法合成BN過(guò)程中的物相轉(zhuǎn)變規(guī)律、cBN微晶的自團(tuán)聚現(xiàn)象以及鹵素離了誘導(dǎo)cBN的可控合成,成功實(shí)現(xiàn)了純相cBN微晶的可控制備；其次,利用低溫固相反應(yīng)方法,高產(chǎn)率制備了BN粉體,并對(duì)其微觀形貌的形成機(jī)制和性質(zhì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單討論；另外,我們還利用低溫恒壓固相反應(yīng)方法成功制備了cBN,并通過(guò)對(duì)反應(yīng)設(shè)備和方法的改進(jìn),得到了近純相的cBN。具體結(jié)果

2、如下:
　　 為了實(shí)現(xiàn)水熱選相原位合成BN過(guò)程中物相的可控性,我們首先研究了BN物相組成在反應(yīng)過(guò)程中隨溫度的變化規(guī)律。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著溫度的升高,hBN會(huì)逐漸地向cBN轉(zhuǎn)變,且在相變過(guò)程中會(huì)伴生出現(xiàn)少量的wBN。因此,氮化硼可能經(jīng)過(guò)一個(gè)puckering-dislocation mechanism過(guò)程實(shí)現(xiàn)了從hBN向cBN的相轉(zhuǎn)變,即hBN→wBN→cBN。另外,在相變研究過(guò)程巾,我們發(fā)現(xiàn)合成的cBN微晶容易自發(fā)聚集,形成微米級(jí)的

3、二次顆粒。而且反應(yīng)溫度和溶液濃度越高、體系越均勻、體系壓力越小,聚集顆粒的粒度越大而且尺寸越均勻,這個(gè)現(xiàn)象使得我們能夠比較容易地從多種物相中選擇性分離cBN微晶:同時(shí),由于cBN初級(jí)晶粒的聚集,使得只有位于聚集顆粒表面的微晶能夠繼續(xù)長(zhǎng)大,自然形成了聚集顆粒中cBN初級(jí)晶粒的多級(jí)尺寸現(xiàn)象。
　　 在水熱反應(yīng)體系中,鹵素離子對(duì)hBN具有優(yōu)先選擇性蝕刻和穩(wěn)定cBN(111)晶面的作用,使得它們具有抑制hBN和誘導(dǎo)cBN生成的作用；通過(guò)

4、對(duì)反應(yīng)體系的不斷簡(jiǎn)化,最終利用傳統(tǒng)的水熱合成方法得到了純相cBN。進(jìn)一步地,我們將鹵素離子誘導(dǎo)方法進(jìn)行擴(kuò)展,在氨水作為氮源的水熱反應(yīng)體系中也得到了cBN。最后,再通過(guò)改變冷卻方式及利用惰性氣體對(duì)反應(yīng)溶液進(jìn)行預(yù)加壓處理,得到了近純相的cBN。
　　 在低溫固相反應(yīng)過(guò)程中,我們通過(guò)添加引發(fā)劑和預(yù)壓處理等輔助手段,高產(chǎn)率地合成了BN納米粉。另外,通過(guò)使用多種硼源進(jìn)行探索性實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)這種方法具有很強(qiáng)的適用性,樣品的最高產(chǎn)率達(dá)到了90％。

5、再有,我們以NH4BF4作為硼源,在250℃高產(chǎn)率制備了氮化硼空心納米結(jié)構(gòu),其含量達(dá)到85～90％,而且結(jié)果具有良好的重現(xiàn)性。這種具有高比表面積的BN空心結(jié)構(gòu)材料顯示出優(yōu)良的儲(chǔ)氫能力,在77 K和20bar時(shí)它的儲(chǔ)氫量達(dá)到～2.2 wt％。
　　 通過(guò)進(jìn)一步改進(jìn)低溫固態(tài)反應(yīng)方法和對(duì)實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,我們?cè)?00℃和無(wú)硫輔助條件下,得到了具有低團(tuán)聚度和接近單分散的球形BN納米顆粒,并對(duì)其形成機(jī)制和基本性質(zhì)進(jìn)行了探討。另外,我們發(fā)現(xiàn)

6、這種改進(jìn)的方法同樣具有較強(qiáng)的普適性,以NaBF4和NaBH4作為B源時(shí),同樣得到了均勻的BN納米顆粒。
　　 再者,我們?cè)跓o(wú)硫條件下制備的樣品中發(fā)現(xiàn)了少量cBN。為了進(jìn)一步提高cBN的含量,我們對(duì)反應(yīng)設(shè)備和合成方法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化,通過(guò)調(diào)控反應(yīng)溫度、提高壓力和延長(zhǎng)恒溫時(shí)間,使得樣品中cBN的含量有了明顯提高,甚至在一部分樣品中立方相已經(jīng)變成了主導(dǎo)物相。進(jìn)一步地,借助結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)效應(yīng),我們最終在低溫中壓條件下得到了接近純相的cBN微晶