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本文中,我们首先利用红外光谱对苯热合成氮化硼所用的溶剂(苯)和原料(BBr3和(CH3)3N)的稳定性质进行了跟踪监测,并在此基础上对苯热合成氮化硼的反应过程进行了研究,发现了一些基本规律。另外,为了探索在温和条件下实现纳米氮化硼中各物相相互转化的可能性,我们又原位监测了纳米氮化硼在常压条件下加热时的变化情况,发现在纳米氮化硼中,部分物相可以在相当温和的条件下相互转变。具体内容如下: 首先,我们以红外光谱为主要测试手段,原位跟踪研究了苯、三甲胺和三溴化硼在受热情况下的稳定性质,发现:苯和(CH3)3N在加热条件下具有很好的稳定性,从室温一直加热到200℃仍未发现明显的变化:但是,BBr3在苯中加热时,会与苯发生一系列反应,而且温度越高,苯环的裂解反应越剧烈,生成了许多烷烃、烯烃类有机物。为了进一步证实上述结果,我们利用色谱—质谱联联机方法(GC/MS)对样品进行了进一步的表征,得到了与红外光谱方法一致的结论。 完成上述工作后,我们进一步地对苯热合成BN的反应过程了研究,结果表明:在苯热条件下,190℃就开始生成氮化硼,温度升高到250~270℃时,生成氮化硼的反应速率达到最大值,此时反应原料的利用率最高。继续升高温度,则反应原料的利用率变化不大,BN的结晶质量却有较大程度的改善。当温度高于270℃时,BN各物相之间发生相互转变。从上述研究结果我们认为,以(CH3)3N和BBr3为原料合成氮化硼时,cBN较容易生成和稳定下来。为了给红外光谱原位研究结果提供进一步的证据,我们还利用反应釜进行了模拟实验,并对实验所得样品进行了一系列测试分析,结果初步证实了上面所作的分析的正确性。 在本文的最后,我们利用原位红外光谱研究了常压下多相共存的纳米BN中的物相转变过程,发现:温度对固态条件下纳米BN中的物相转化过程有很大影响。其中的正交氮化硼稳定性较差,在较低温度下加热时它向rBN转变,在高温区则向wBN转变,同时伴随着少量cBN的生成。另外,通过分析我们认为,在氮化硼晶核形成初期,热力学因素起主要作用,而在晶核长大后,各物相之间相互转化过程中,动力学因素起主要作用。