Metoda proizvodnje bor nitrida

Metoda sinteze na visokim temperaturama i visokim pritiskom
1957. Wentorf je prvi umjetno sintetizirao kubni BN. Kada je temperatura blizu ili iznad 1700 stepeni i minimalni pritisak je 11~12GPa, čisti heksagonalni bor nitrid (HBN) se direktno transformiše u kubni bor nitrid (CBN). Kasnije su ljudi otkrili da upotreba katalizatora može uvelike smanjiti temperaturu i pritisak transformacije. Uobičajeni katalizatori su: alkalni i zemnoalkalni metali, zemnoalkalni i zemnoalkalni nitridi, zemnoalkalni fluoronitridi, soli amonijum borata i neorganski fluoridi. Među njima, temperatura i pritisak potrebni za so amonijum borata kao katalizatora su najniži. Potreban pritisak je 5GPa na 1500 stepeni, a temperaturni opseg je 600~700 stepeni kada je pritisak 6GPa. Može se vidjeti da iako dodavanje katalizatora može uvelike smanjiti temperaturu i tlak transformacije, potrebna temperatura i tlak su i dalje relativno visoki. Stoga je oprema za njegovu pripremu složena i visoka cijena, a industrijska primjena ograničena.
Metoda kemijske sinteze pare
Godine 1979. Sokolowski je uspješno koristio tehnologiju pulsne plazme za pripremu filma kubnog bor nitrida (CBN) na niskoj temperaturi i niskom tlaku. Oprema koja se koristi je jednostavna, a proces je jednostavan za implementaciju, tako da se brzo razvijao. Pojavile su se različite metode taloženja parom. Tradicionalno, to se uglavnom odnosi na termičko hemijsko taloženje pare. Eksperimentalni uređaj se uglavnom sastoji od kvarcne cijevi otporne na toplinu i uređaja za grijanje. Podloga se može zagrijati pomoću peći za grijanje (CVD s vrućim zidom) ili visokofrekventnim indukcijskim grijanjem (CVD sa hladnim zidom). Reakcioni plin se razgrađuje na površini visokotemperaturne podloge, a istovremeno dolazi do kemijske reakcije za taloženje filma. Reakcioni gas je mješavina BCl3 ili B2H4 i NH3.
Metoda hidrotermalne sinteze
Ova metoda koristi vodu kao reakcijski medij u visokotemperaturnom i visokotlačnom reakcionom okruženju u autoklavu, tako da se obično nerastvorljive ili nerastvorljive supstance otapaju, a reakcija se također može rekristalizirati. Hidrotermalna tehnologija ima dvije karakteristike. Jedna je njena relativno niska temperatura, a druga je da se izvodi u zatvorenoj posudi kako bi se izbjeglo isparavanje komponenti. Kao metoda sinteze pri niskim temperaturama i niskom pritisku, koristi se za sintezu kubnog bor nitrida na niskoj temperaturi.
Metoda termičke sinteze benzena
Kao metoda sinteze nanomaterijala na niskim temperaturama koja se pojavila posljednjih godina, termalna sinteza benzena je dobila široku pažnju. Zbog svoje stabilne konjugirane strukture, benzen je odličan rastvarač za termičku sintezu rastvarača. Nedavno je uspješno razvijen u tehnologiju termalne sinteze benzena, kao što je formula reakcije:
BCl3+Li3N→BN+3LiCl
ili BBr3+Li3N→BN+3LiBr
Reakciona temperatura je samo 450 stepeni. Tehnologija termalne sinteze benzena može pripremiti metastabilne faze koje se mogu dobiti samo u ekstremnim uslovima i koje postoje pod ultra visokim pritiskom na relativno niskim temperaturama i pritiscima. Ovom metodom se ostvaruje priprema kubnog bor nitrida na niskoj temperaturi i niskom pritisku. Međutim, ova metoda je još uvijek u fazi eksperimentalnog istraživanja i predstavlja metodu sinteze s velikim potencijalom primjene.
Samopropagirajuća tehnologija
Neophodna energija se obezbjeđuje spolja da izazove visoko egzotermnu hemijsku reakciju. Sistem reaguje lokalno i formira front hemijske reakcije (val sagorevanja). Hemijska reakcija se odvija brzo uz podršku topline koja se sama oslobađa, a val izgaranja se širi po cijelom sistemu. Iako je ova metoda tradicionalna metoda neorganske sinteze, tek je posljednjih godina prijavljena za sintezu bor nitrida.
Tehnologija termalne sinteze ugljika
Ova metoda koristi bornu kiselinu kao sirovinu, ugljik kao redukciono sredstvo i plin amonijaka za nitrid na površini silicijum karbida kako bi se dobio bor nitrid. Proizvod je visoke čistoće i ima veliku primenu za pripremu kompozitnih materijala.
Tehnologija raspršivanja jonskim snopom
Koristeći tehnologiju taloženja raspršivanjem snopa čestica, dobiva se miješani proizvod kubnog bor nitrida i heksagonalnog bor nitrida. Iako ova metoda ima manje nečistoća, morfologiju proizvoda je teško kontrolirati zbog poteškoća u kontroli uvjeta reakcije. Još uvijek postoji veliki potencijal za razvoj ove metode.
Laserski indukovana metoda redukcije
Korištenje lasera kao vanjskog izvora energije za induciranje redoks reakcije između prekursora reakcije i kombinovanje B i N da bi se formirao bor nitrid, ali ova metoda također dobiva mješovitu fazu. [5]