利用原位紅外光譜研究溶劑熱合成BN的反應(yīng)機理.pdf

1、我們以傅立葉變換紅外（FTIR）光譜為主要研究手段，以BBr3和N（CH3）3為原料，對苯熱條件下由絡(luò)合物Br3B·N（CH3）3分解生成BN的反應(yīng)過程進行了系統(tǒng)研究，初步弄清了該體系中cBN和tBN的生成反應(yīng)機理。并以此為基礎(chǔ)，對反應(yīng)設(shè)備和方法進行了改進和完善，實現(xiàn)了純相氮化硼的可控合成。主要結(jié)果如下： 為了弄清絡(luò)合物Br3B·N（CH3）3分解生成BN的反應(yīng)機理，我們首先針對該絡(luò)合物的熱穩(wěn)定性質(zhì)進行了研究，并提出了初步的反應(yīng)

2、模型。進一步地，為了驗證提出的模型，我們利用FTIR光譜，對配合物Br3B·N（CH3）3分解生成BN的中間反應(yīng)過程進行了原位跟蹤監(jiān)測，確認(rèn)了中間態(tài)物質(zhì)BrB=NCH3的存在及其結(jié)構(gòu)隨溫度、反應(yīng)時間的變化規(guī)律，給出了的BN反應(yīng)機理模型。同時，我們結(jié)合相應(yīng)的驗證實驗結(jié)果對給出的模型進行檢驗和修正，基本弄清了在苯熱條件下cBN和tBN的生成機理。 通過反應(yīng)機理的研究，我們認(rèn)識到：中間過渡態(tài)物種及其結(jié)構(gòu)對最終得到的氮化硼的結(jié)構(gòu)具有決定

3、作用。因此，對中間態(tài)物種的調(diào)控將是實現(xiàn)氮化硼選相合成的關(guān)鍵。根據(jù)反應(yīng)機理模型（見下面給出的Scheme），我們一方面對現(xiàn)有反應(yīng)設(shè)備和合成方法進行了改進和完善，通過對中間態(tài)物質(zhì)的調(diào)控，實現(xiàn)了tBN在粒度、純度以及結(jié)晶質(zhì)量方面的可控制備，以及純相cBN納米晶的可控合成。另一方面，我們提出了新的選相原位合成方法，并利用它首次在溶劑熱下合成了具有較高結(jié)晶質(zhì)量的新物相c1BN。 對反應(yīng)機理的把握是實現(xiàn)材料可控制備的前提。但是，溶劑熱反應(yīng)體

4、系復(fù)雜多變，長期以來人們只能通過大量的實驗摸索對其規(guī)律進行歸納和總結(jié)，而極端反應(yīng)條件下的溶劑熱反應(yīng)過程（反應(yīng)機理）正是一個前人沒有涉足的課題。本文正是在這種背景下，對溶劑熱合成氮化硼的反應(yīng)機理進行了開創(chuàng)性的探索。盡管現(xiàn)有的結(jié)果還有很多不完善之處，但我們相信這項工作不僅具有很強的創(chuàng)新性，而且具有重要的基礎(chǔ)和應(yīng)用價值。另外，通過系統(tǒng)的文獻調(diào)研，我們發(fā)現(xiàn)合成氮化硼常用的原料是BX3（X：H、O、F、Br等）和NR3（R：H、Li、CH3（簡稱