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二茂铁/镍对硼吖嗪转化氮化硼结晶性的影响及其机理研究
 
     论文目录
 
【摘要】:硼吖嗪(B3H3N3H3)是氮化硼(BN)陶瓷的一种优良先驱体,其热解转化BN的结晶性受热解温度影响较大。当热解温度较低时(低于1200℃),BN的结晶性较差,导致其高温抗氧化能力不佳,限制了先驱体热解转化BN陶瓷及其复合材料的应用。本文在硼吖嗪热解转化BN的基础上,将硼吖嗪溶解不同含量金属茂(二茂铁、二茂镍)进行交联热解,研究金属纳米颗粒对BN结晶性的影响,发现当金属茂的含量在2wt.%左右时,BN结晶性显著提高。研究了硼吖嗪热解转化BN的结晶机理。聚硼吖嗪经1000℃温度热解即可完成无机化过程转化为BN,其结构主要为无定形态;1200℃的热解产物主要为六方氮化硼(h-BN)的过渡态称之为湍层氮化硼(t-BN);1400℃和1600℃热解产物为h-BN,且随着热解温度的升高h-BN的结晶性不断提高。讨论了BN的结晶机理:首先,无定形态BN中的B、N原子迁移重排形成具有h-BN层状结构的原子团簇,在适当条件下原子团簇越过形核势垒,以固相均质形核的方式析出h-BN晶核;然后,母相原子在晶核的结构基础上定向堆积,完成晶体的生长。研究了溶解有金属茂的硼吖嗪热解转化BN的结晶机理。1200℃热解后,二茂铁分解形成Fe纳米颗粒;二茂镍分解形成Ni纳米颗粒;硼吖嗪转化为BN。当金属茂含量在2wt.%左右时:(1)XRD谱图显示,h-BN的结晶性明显提高。(2)TEM图像显示,热解产物形成类似洋葱结构的核壳结构。其外部壳结构为结晶良好的片状h-BN,壳层厚度约10nm;内部核结构分别为球形Fe纳米颗粒和Ni纳米颗粒,粒径约为20nm。讨论了金属纳米颗粒提高BN结晶性的机理:金属纳米颗粒表面活性高,可以成为有效的异质形核基底,降低了晶核形成过程的核化势垒,使母相易于形成h-BN晶核,提高了形核率;此外,纳米级的金属颗粒在高温时以液态或者准液态的形式存在,可以溶解B原子及N原子,为无规则的B、N原子提供迁移通道,使无定形BN在金属纳米颗粒周围逐渐规整化形成h-BN层状结构。
【关键词】:硼吖嗪 二茂铁 二茂镍 氮化硼 金属纳米颗粒 结晶性 核壳结构
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TQ174.1
 
论文编号BS2246532,这篇论文共30
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