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1、氮化硼三种合成方法的讨论摘要:氮化硼是一种重要的化工原料,它是一种耐高温的材料,一页是一种优良的绝缘材料，在耐火材料和电子工业中已得到广泛的应用。本文从反应方向，原料价格及环保等方面对三种氮化硼合成方法进行了比较和探究。一、 引言1、氮化硼简介氮化硼的分子式为 BN，它是由氮原子和硼原子组成的化合物。具有四种不同的结构：六方氮化硼（HBN)、菱方氮化硼（RBN） 、立方氮化硼(CBN)和纤锌矿氮化硼(WBN)。氮化硼于碳是等电子体，具有抗化学侵蚀性质，不被无机酸和水侵蚀。1200以上开始在空气中氧化，稍低于 3000时开始升华，真空时约 2700开始分解。微溶于热酸，不溶于冷水，相对密度 2.
2、25，熔点 3000。硼，原子序数 5，原子量 10.811。硼为黑色或银灰色固体。晶体硼为黑色，熔点约 2300，沸点 3658，密度 2.34 克/立方厘米；硬度仅次于金刚石，较脆。氯化硼，无色发烟液体或气体，有强烈臭味，易潮解。熔 点 -107.3 沸点：12.5 溶解性 溶于苯、二硫化碳三氧化二硼（化学式：B2O3）又称氧化硼，是硼最主要的氧化物。它是一种白色蜡状固体，一般以无定形的状态存在，很难形成晶体，但在高强度退火后也能结晶。它是已知的最难结晶的物质之一。二、 反应方法分析合成氮化硼有以下三种方法：1、 用单质 B 与 N2反应：B(s) + 1/2N2(g) = BN(s)2、
3、 用 BCl3与 NH3反应:BCl3(g) + NH3(g) = BN(s) + 3HCl(g)3、 用 B2O3与 NH3反应:B2O3 (s) + 2NH3(g) = 2BN(s) + 3H2O(g)a、反应方向查找书后附录可知：1、B(s)：= 0； = 0；1()fmkJolHA1()fmGkJolA= 5.86；fSKN2(g)：= 0； = 0；1()fmkJl 1()fmkJl=191.50；foABN(s)：= -254.39； = -228.45；1()fmkJlH 1()fmGkJolA=14.81；fSK= -254.39； =-86.8；1()rmkJolA1()rm
4、SJlK该反应的标准吉布斯函数变为： = -228.45；1()rmGkJolA所以该反应在标准状况下可进行。并且，该反应在低温下自发，高温下不自发。2、BCl3(g) ：= -403.8； =-388.7；1()fmkJolHA1()fmGkJolA=290.1；fSKNH3(g)：=-46.11； = -16.48；1()fmkJl 1()fmkJl=192.34；foABN(s)：= -254.39； = -228.45；1()fmkJlH 1()fmGkJolA=14.81；fSKHCl(g)：= -92.31； = -95.30；1()fmkJolA1()fmkJl=186.80；f
5、 =-81.41 ； =92.77；1()rmkJlH 1()rmSJolKA该反应的标准吉布斯函数变为：= -109.1；1()rmGolA所以该反应在标准状况下可进行。在任何温度下均可自发反应。3、B2O3 (s)：= -1273.5； = -1168.01；1()fmkJolHA1()fmGkJolA= 54.0；fSKNH3(g)：=-46.11； = -16.48；1()fmkJl 1()fmkJl=192.34；foABN(s)：= -254.39； = -228.45；1()fmkJlH 1()fmGkJolA=14.81；fSKH2O(g)：= -241.82； = -228.
6、59；1()fmkJolA1()fmkJl=188.72；f = 131.48； =157.1；1()rmkJl 1()rmSJolKA该反应的标准吉布斯函数变为：= 58.3；1()rmGolA标准状况下，该反应不可自发进行。在高温条件下，该反应可自发反应。从反应方向分析，反应 1、2 均可在常温常压下反应，而反应 3需要升高温度才能反应，反应 1、2 优于反应 3。b、原料价格1、99% 硼粉:7500 元/kg氮气：500 元/瓶相比于硼，氮气的成本可忽略不计。经计算可得，制成 1mol 氮化硼的成本约为 82.5 元。2、三氯化硼：300 元/kg氨气:5000 元/吨进计算可得，制成
7、 1mol 氮化硼的成本约为 35.5 元。3、三氧化二硼：28 元/kg氨气:5000 元/吨进计算可得，制成 1mol 氮化硼的成本约为 1.065 元。从价格角度分析，生成 1mol 氮化硼，3 优于 1、2。c、环保反应一为化合反应，单质硼与氮气反应，完全生成氮化硼，实现了原子 100%的利用率，并且反应物与生成物均不会对环境产生影响。反应二中，氯化硼对人体和环境都会造成巨大影响。“急性毒性：LC501271mg/m3，1 小时(大鼠吸入)”“吸入、口服或经皮肤吸收对身体有害。可引起化学灼伤。对眼睛、皮肤、粘膜和上呼吸道有强烈的腐蚀作用。吸入后可因喉、支气管的痉挛、水肿，化学性肺炎、肺
8、水肿而致死。 ”“化学反应活性很高，遇水发生爆炸性分解。与铜及其合金有可能生成具有爆炸性的氯乙炔。遇潮气时对大多数金属有强腐蚀性，也能腐蚀玻璃等。在潮湿空气中可形成白色的腐蚀性浓厚烟雾。遇水发生剧烈反应，放出具有刺激性和腐蚀性的氯化氢气体。 ”并且反应生成氯化氢气体，会造成酸雨，污染环境。因而不建议采用此种方法。反应三中，反应物中含有氨气，会逸散到空气中，不利于环保。生成物中含有水，原子利用率没有达到 100%，但生成物对环境无害。从环境角度分析，反映一好于反应三，反映三好于反应二。三、结论综上所述，反应三是最优选择。它有以下几个优点：1、 成本廉价，适合大量生产，反映条件简单2、 产物无毒，
9、不会对环境造成危害，原子利用率较高。现在，大多数关于氮化硼的研究都是围绕立方氮化硼展开的。以下介绍一些有关立方氮化硼的合成与应用。1、 试验与研究 16 页 2004.No.6 氮化硼合成及应用的研究 郭胜光 1 吕波 2 王积森 2 宁洪涛 2 徐庆莘 22、 工 具 技 术2006 年第 40 卷 # 12 11 页 聚晶立方氮化硼材料的性能及其应用 李丹 刘进 胡娟 张书霞 寇自力3、 材料科学与工程第 14 卷第 3 期 6 页 立方氮化硼( c- BN ) 膜的制备、性能及应用 程宇航 吴一平 陈建国 乔学亮 孙培祯4、 中原工学院学报第 22 卷 第 2 期 25 页 立方氮化硼材料的制备性能及应用 张旺玺 卢金斌5、 兵器材料科学与工程第 27 卷 第 5 期 58 页 先驱体热解制备复合陶瓷材料研究进履 张雯 王红洁 金志浩
