1、在本文中，我們借鑒水熱合成立方氮化硼過程中積累的經(jīng)驗，并結(jié)合溶劑熱反應過程的具體特點，首次將選相原位合成方法用于控制溶劑熱合成氮化硼的反應過程，并初步探討了其中的關(guān)鍵影響因素以及晶體生長過程控制方法。在優(yōu)化的實驗條件下，我們利用該方法成功制備了立方氮化硼納米晶，并發(fā)現(xiàn)了氮化硼晶體生長的基本規(guī)律。另外，我們還首次提出了一種新的水熱恒壓合成方法，并將它應用于可控制備氮化碳材料的探索中。具體內(nèi)容如下： 為了增強溶劑熱合成氮化硼反應過程

2、的可控性，提高反應原料的利用率和樣品的產(chǎn)率，我們用三鹵化硼與有機堿的配合物取代三鹵化硼作為反應原料制備氮化硼。在綜合考慮配合物的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性以及在溶劑中的溶解度等因素后，確定吡啶(C5H5N)與三溴化硼(BBr3)的配合物C5H5N-BBr3作為硼源。利用紅外光譜、拉曼光譜、核磁共振以及熱分析對該配合物的性質(zhì)進行了系統(tǒng)的分析，在此基礎上確定了主要的實驗參數(shù)；進一步地，以氮化鋰(Li3N)作為氮源，在吡啶中與C5H5NBBr3反應

3、制備了氮化硼納米晶，并對反應過程的關(guān)鍵因素進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，反應溫度、反應原料摩爾配比和反應體系的壓力等對產(chǎn)物的物相和結(jié)晶質(zhì)量具有重要影響。 利用CsHsN·BBr3為原料合成氮化硼時，雖然在一定程度上提高了原料的利用率和氮化硼的產(chǎn)率，但是由于受到實驗方法自身的限制，還無法真正實現(xiàn)氮化硼的可控制備。為了加強對反應過程的控制，我們進一步將選相原位合成方法應用于溶劑熱合成氮化硼的探索中。在實驗過程中我們發(fā)現(xiàn)：低的反應溫度有利

4、于六方氮化硼(hBN)生成，而升高反應溫度則利于提高立方氮化硼(cBN)的含量。在保持其他條件不變的情況下，將反應溫度提高到320℃可以得到結(jié)晶質(zhì)量較好且粒度較大的cBN晶粒；如果L3N相對過量，那么hBN將被抑制，樣品的主要物相變成了cBN和正交氮化硼(eBN)。當配合物CsHsN·BBr3與Li3N的摩爾比為1:5時，利用選相原位合成方法在250℃可以制備粒徑接近單分散的氮化硼納米晶。另外，預先向反應釜充入高純氮氣，使反應過程一開始

5、就在較高的壓力下進行，制備的氮化硼樣品結(jié)晶質(zhì)量較差。利用苯和吡啶的混合溶劑合成氮化硼時，盡管制備的樣品整體結(jié)晶質(zhì)量不高，但是有利于對晶體生長過程的調(diào)控，能夠得到粒度較大的hBN微晶。與立方氮化硼類似，beta相氮化碳(β-C3N4)具有一系列優(yōu)異的性能和重要的應用價值，因此有關(guān)它的可控制備方法的探索具有重要的意義。為了實現(xiàn)β-C3N4的可控制備，我們提出了一種新的水熱恒壓合成方法，利用這種方法，通過相對獨立地調(diào)變水熱反應體系的溫度和壓力

6、，初步嘗試了用水熱恒壓合成方法制備氮化碳，并對反應過程的關(guān)鍵影響因素進行了系統(tǒng)研究。結(jié)果表明，提高反應溫度(高于NaN3的分解溫度)不僅有利于氮化碳的生成和穩(wěn)定，而且有利于減少甚至避免氧化鐵雜質(zhì)的產(chǎn)生；提高反應體系的壓力能夠抑制氮原子結(jié)合成氮分子的過程，減少氮源的損失和促進氮化碳形成；經(jīng)過初步優(yōu)化實驗條件后，在300℃和160 MPa可以制備具有較高β-C3N4含量的氮化碳樣品。 對于氮化硼和氮化碳材料，它們的物相結(jié)構(gòu)、結(jié)晶質(zhì)量