Войти
 | |
| Имена | |
|---|---|
| имя ИЮПАК нитрид бора | |
| Идентификаторы | |
| Номер CAS | |
| 3D-модель (JSmol ) |
|
| ChEBI | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100.030.111  |
| Номер EC |
|
| Справочник Гмелина | 216 |
| MeSH | Эльбор |
| PubChem CID | |
| Номер RTECS |
|
| UNII | |
| Панель управления CompTox (EPA ) | |
InChI
| |
УЛЫБИТСЯ
| |
| Свойства | |
| Химическая формула | BN |
| Молярная масса | 24,82 г · моль |
| Внешний вид | Бесцветные кристаллы |
| Плотность | 2,1 (ч-BN); 3,45 (c-BN) г / см |
| Температура плавления | 2973 ° C (5383 ° F; 3246 K) сублиматы (cBN) |
| Растворимость в воде | нерастворимый |
| Подвижность электронов | 200 см / (В · с) (cBN) |
| Показатель преломления (nD) | 1,8 (h-BN); 2.1 (c-BN) |
| Структура | |
| Кристаллическая структура | гексагональная, сфалерит, вюрцит |
| Термохимия | |
| Теплоемкость (C) | 19,7 Дж / (К · моль) |
| Стандартная молярная. энтропия (S 298) | 14,8 Дж / К моль |
| Стандартная энтальпия образования. (ΔfH298) | -254,4 кДж / моль |
| свободная энергия Гиббса (ΔfG˚) | -228,4 кДж / моль |
| Опасности | |
| Пиктограммы GHS |  |
| Сигнальное слово GHS | Предупреждение |
| Краткая характеристика опасности GHS | H319, H335, H413 |
| Меры предосторожности GHS | P261, P264, P271, P273, P280, P304 + 340, P305 + 351 + 338, P312, P337 + 313, P403 + 233, P405, P501 |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  0 0 0 |
| Родственные соединения | |
| Родственные соединения | Арсенид бора. |
| Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 N (какой равно ?) | |
| Ссылки в ink | |
Нитрид бора представляет собой термически и химически стойкое тугоплавкое соединение бора и азота с химическая формула BN. Он существует в различных кристаллических формах, которые являются изоэлектронными по отношению к решетке углерода аналогичной структуры. гексагональная форма, соответствующая графиту, является наиболее стабильной и мягкой среди полиморфов BN и поэтому используется в качестве смазки и добавки к косметическим продуктам. Кубическая разновидность (структура сфалерита ), аналогичная алмазу, называется c-BN; он мягче алмаза, но его термическая и химическая стабильность выше. Редкая модификация вюрцита BN похожа на лонсдейлит, но немного мягче, чем кубическая форма.
Из-за превосходной термической и химической стабильности керамика из нитрида бора традиционно используется в качестве части высокотемпературного оборудования. Нитрид бора потенциально может использоваться в нанотехнологиях. Можно производить нанотрубки из BN, которые имеют структуру, аналогичную структуре углеродных нанотрубок, т.е. листы графена (или BN), свернутые сами по себе, но свойства очень разные.
Нитрид бора существует в нескольких формах, которые отличаются расположением атомы бора и азота, что приводит к изменению объемные свойства материала.
Аморфная форма нитрида бора (a-BN) является некристаллической, не имея какой-либо дистанционной регулярности в расположении его атомов. Он аналогичен аморфному углероду.
. Все другие формы нитрида бора являются кристаллическими.
Наиболее стабильной кристаллической формой является гексагональная форма, также называемая h-BN, α-BN, g-BN и графитовый нитрид бора. Гексагональный нитрид бора (точечная группа = D 6h ; пространственная группа = P6 3 / mmc) имеет слоистую структуру, аналогичную графиту. Внутри каждого слоя атомы бора и азота связаны прочными ковалентными связями, тогда как слои удерживаются вместе слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Межслойный «регистр» этих листов, однако, отличается от картины, наблюдаемой для графита, потому что атомы затмеваются, а атомы бора лежат над атомами азота. Этот реестр отражает полярность связей B – N. Тем не менее, h-BN и графит - очень близкие соседи, и даже были синтезированы гибриды BC 6 N, в которых углерод замещает некоторые атомы B и N.
Кубический нитрид бора имеет кристаллическую структуру, аналогичную структуре алмаза. В соответствии с тем, что алмаз менее стабилен, чем графит, кубическая форма менее стабильна, чем гексагональная форма, но степень превращения между ними при комнатной температуре незначительна, как и для алмаза. Кубическая форма имеет кристаллическую структуру сфалерита, такую же, как у алмаза, и также называется β-BN или c-BN.
Форма вюрцит нитрида бора (w-BN; точечная группа = C 6v ; пространственная группа = P6 3 mc) имеет ту же структуру, что и лонсдейлит, редкий гексагональный полиморф углерода. Как и в кубической форме, атомы бора и азота сгруппированы в тетраэдры. Как и в форме вюрцита, атомы бора и азота сгруппированы в 6-членные кольца; в кубической форме все кольца находятся в конфигурации кресла, в w-BN кольца между «слоями» находятся в конфигурации лодки. Более ранние оптимистические отчеты предсказывали, что форма вюрцита считается очень прочной, и была оценена с помощью моделирования как потенциально имеющая прочность на 18% выше, чем у алмаза, но поскольку в природе существует лишь небольшое количество минерала, этого еще не произошло. были экспериментально подтверждены., недавние исследования показали твердость w-BN при 46 ГПа, немного более твердую, чем коммерческие бориды, но более мягкие, чем кубическая форма нитрида бора.
Гексагональная форма (h-BN). гексагональная аналогично графит
Кубическая форма (c-BN). сфалерит структура. аналогичная алмазу
форма вюрцита (w-BN). вюрцит структура. аналогична лонсдейлиту
| Материал | a-BN | h-BN | c-BN | w-BN | графит | алмаз |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Плотность (г / см) | 2,28 | ~ 2,1 | 3,45 | 3,49 | ~ 2,1 | 3,515 |
| Твердость по Кнупу (ГПа) | 10 | 45 | 34 | 100 | ||
| Объемный модуль (ГПа) | 100 | 36,5 | 400 | 400 | 34 | 440 |
| Теплопроводность (Вт / (м · К)) | 3 | 600 ∥, 30 ⟂ | 740 | 200–2000 ∥, 2–800 ⟂ | 600–2000 | |
| Тепловое расширение (10 / ° C) | −2,7, 38 | 1,2 | 2,7 | −1,5 ∥, 25 | 0,8 | |
| Ширина запрещенной зоны (эВ) | 5,05 | 5,2 | 6,4 | 4,5–5,5 | 0 | 5,5 |
| Показатель преломления | 1,7 | 1,8 | 2,1 | 2,05 | 2,4 | |
| Магнитная восприимчивость (мкэму / г) | -0,48 ∥, -17,3 ⟂ | −0,2...− 2,7 ∥, −20...− 28 ⟂ | −1,6 |
Источники: аморфный BN, кристаллический BN, графит, алмаз.
Частично ионная структура слоев BN в h-BN снижает ковалентность и электропроводность, в то время как межслоевое взаимодействие увеличивается, в результате более высокой твердостью h-BN по сравнению с графитом. На пониженную делокализацию электронов в гексагональном BN также указывает отсутствие цвета и большая запрещенная зона . Очень разные связи - сильная ковалентная в пределах базальных плоскостей (плоскости, где атомы бора и азота ковалентно связаны между собой) и слабая между ними - вызывает высокую анизотропию большинства свойств h-BN.
Например, твердость, электрическая и теплопроводность намного выше внутри плоскостей, чем перпендикулярно к ним. Напротив, свойства c-BN и w-BN более однородны и изотропны.
Эти материалы чрезвычайно твердые, твердость объемного c-BN немного меньше, а твердость w-BN даже выше, чем у алмаза. Сообщается также, что поликристаллический c-BN с размером зерна порядка 10 нм имеет твердость по Виккерсу, сравнимую с алмазом или выше. Из-за гораздо лучшей устойчивости к нагреванию и переходным металлам c-BN превосходит алмаз в механических применениях, таких как обработка стали. По теплопроводности БН - один из самых высоких среди электроизоляторов (см. Таблицу).
Нитрид бора может быть легированным бериллием р-типа и бором, серой, кремнием n-типа или, если он совместно легирован углеродом и азотом. И гексагональный, и кубический BN являются широкозонными полупроводниками с шириной запрещенной зоны, соответствующей УФ-области. Если на h-BN или c-BN подается напряжение, то он излучает УФ-свет в диапазоне 215–250 нм и, следовательно, потенциально может использоваться в качестве светодиодов (LED) или лазеров.
Мало что известно о плавлении нитрида бора. Он сублимирует при 2973 ° C при нормальном давлении, выделяя газообразный азот и бор, но плавится при повышенном давлении.
Гексагональный и кубический (и, вероятно, w-BN) BN демонстрирует замечательные химические и химические свойства. термическая стабильность. Например, h-BN устойчив к разложению при температурах до 1000 ° C на воздухе, 1400 ° C в вакууме и 2800 ° C в инертной атмосфере. Реакционная способность h-BN и c-BN относительно схожа, и данные для c-BN суммированы в таблице ниже.
| Твердое вещество | Окружающая среда | Действие | Пороговое значение T (° C) |
|---|---|---|---|
| Мо | Вакуум 10 Па | реакция | 1360 |
| Ni | Вакуум 10 Па | смачивание | 1360 |
| Fe, Ni, Co | аргон | реакция | 1400–1500 |
| Al | вакуум 10 Па | смачивание и реакция | 1050 |
| Si | 10 Па в вакууме | смачивание | 1500 |
| Cu, Ag, Au, Ga, In, Ge, Sn | Вакуум 10 Па | без смачивания | 1100 |
| B | без смачивания | 2200 | |
| Al2O3+ B 2O3 | 10 Па вакуум | без реакции | 1360 |
Термическую стабильность c-BN можно резюмировать следующим образом:
Нитрид бора нерастворим в обычных кислотах, но растворим в щелочных расплавленных солях и нитридах, таких как LiOH, KOH, NaOH -Na2CO3, NaNO 3, Li3N, Mg3N2, Sr3N2, или, которые поэтому используются для травления BN.
Теоретическая теплопроводность гексагонального нитрида бора наноленты (BNNR) могут приближаться к 1700–2000 Вт / (м · К), что имеет тот же порядок величины, что и экспериментально измеренное значение для графена, и может быть сопоставимо с теоретическими расчетами для графеновых нанолент. Кроме того, перенос тепла в BNNR является анизотропным. Теплопроводность BNNR с зигзагообразной кромкой примерно на 20% больше, чем у нанолент с «кресельной» кромкой при комнатной температуре.
В 2009 году природный минерал нитрид бора кубической формы форма (c-BN) была описана в Тибете с предложенным названием qingsongite. Вещество обнаружено в составе дисперсных включений размером мкм в богатых хромом породах. В 2013 году Международная минералогическая ассоциация подтвердила минерал и название.
нитрид бора получают синтетическим путем. Гексагональный нитрид бора получают взаимодействием триоксида бора (B 2O3) или борной кислоты (H 3BO3) с аммиаком (NH 3) или мочевиной (CO (NH 2)2) в атмосфере азота:
Полученный неупорядоченный (аморфный ) нитрид бора содержит 92–95% BN и 5–8% B 2O3. Оставшийся B 2O3может быть испарен на втором этапе при температурах>1500 ° C для достижения концентрации BN>98%. При таком отжиге также кристаллизуется BN, размер кристаллитов увеличивается с увеличением температуры отжига.
Детали из h-BN можно недорого изготавливать путем горячего прессования с последующей механической обработкой. Детали изготовлены из порошков нитрида бора с добавлением оксида бора для лучшей сжимаемости. Тонкие пленки бора нитрид может быть получен химическим осаждением из паровой фазы из трихлорида бора и предшественников азота. Сжигание порошка бора в азотной плазме при 5500 ° C дает ультратонкий нитрид бора, используемый для смазок и тонеров.
Нитрид бора реагирует с фторидом йода в трихлорфторметане при -30 ° C для получения чрезвычайно чувствительного контактного взрывчатого вещества, NI 3 с низким выходом. Нитрид бора реагирует с нитридами щелочных металлов и лантаноидов с образованием нитридоборатных соединений. Например:
Структура гексагонального нитрида бора, интеркалированного калием (B 4N4K)Подобно графиту, различные молекулы, такие как NH 3 или щелочные металлы, могут быть интеркалированы в гексагональный нитрид бора, который вводится между его слоями. Как эксперимент, так и теория предполагают, что интеркалирование для BN намного сложнее, чем для графита.
При синтезе c-BN используются те же методы, что и при синтезе алмаза: кубический нитрид бора получают путем обработки гексагонального нитрида бора при высоком давлении и температуре, так же как синтетический алмаз получают из графита. гексагональный нитрид бора кубической формы наблюдался при давлениях от 5 до 18 ГПа и температурах от 1730 до 3230 ° C, то есть параметров, аналогичных параметрам прямого преобразования графит-алмаз. Добавление небольшого количества оксида бора может снизить необходимое давление до 4–7 ГПа и температура до 1500 ° С. Как и в синтезе алмаза, для дальнейшего снижения давления и температуры превращения добавляется катализатор, например литий, калий или магний, их нитриды, их фторнитриды, вода с соединениями аммония или гидразин. Другие методы промышленного синтеза, опять же заимствованные из выращивания алмаза, используют выращивание кристаллов в температурном градиенте или взрывную ударную волну. Метод ударных волн используется для производства материала, называемого гетероалмазом, сверхтвердого соединения бора, углерода и азота.
Возможно осаждение при низком давлении тонких пленок кубического нитрида бора. Как и при выращивании алмаза, основная проблема заключается в подавлении роста гексагональных фаз (h-BN или графита соответственно). В то время как при выращивании алмаза это достигается добавлением газообразного водорода, трифторид бора используется для c-BN. ионно-лучевое осаждение, плазменное химическое осаждение из паровой фазы, импульсное лазерное осаждение, реактивное распыление и другие физическое осаждение из паровой фазы также используются методы.
Вюрцит BN может быть получен с помощью методов статического высокого давления или динамического удара. Пределы его устойчивости четко не определены. И c-BN, и w-BN образуются путем сжатия h-BN, но образование w-BN происходит при гораздо более низких температурах, близких к 1700 ° C.
В то время как производство и показатели расхода сырья, используемого для синтеза BN, а именно борной кислоты и триоксида бора, хорошо известны (см. бор ), соответствующие числа для нитрида бора не указаны в статистических отчетах. По оценкам, мировое производство в 1999 году составляет от 300 до 350 метрических тонн. Основные производители и потребители BN находятся в США, Японии, Китае и Германии. В 2000 году цены варьировались от 75 до 120 долларов за кг на стандартный h-BN промышленного качества и примерно до 200–400 долларов за кг на высокочистые марки BN.
Керамический тигель BN Гексагональный тигель BN (h-BN) - наиболее широко используемый полиморф. Это хорошая смазка как при низких, так и при высоких температурах (до 900 ° C, даже в окислительной атмосфере). Смазка h-BN особенно полезна, когда электрическая проводимость или химическая активность графита (альтернативного смазочного материала) могут быть проблематичными. Еще одно преимущество h-BN перед графитом заключается в том, что его смазывающая способность не требует захвата молекул воды или газа между слоями. Следовательно, смазочные материалы h-BN можно использовать даже в вакууме, например в космических приложениях. Смазывающие свойства мелкозернистого h-BN используются в косметике, красках, стоматологических цементах и карандашных грифелях.
Гексагональный BN был впервые использован в косметике примерно в 1940 г. в Японии. Однако из-за своей высокой цены от h-BN вскоре отказались. Его использование было возобновлено в конце 1990-х годов с оптимизацией производственных процессов h-BN, и в настоящее время h-BN используется почти всеми ведущими производителями косметических продуктов для тональных кремов, макияжа, тени для век, румяна, карандаши kohl, губные помады и другие средства по уходу за кожей.
Благодаря своей превосходной термической и химической стабильности, нитрид бора керамика традиционно используется в составе высокотемпературного оборудования. h-BN может входить в состав керамики, сплавов, смол, пластмасс, каучуков и других материалов, придавая им самосмазывающиеся свойства. Такие материалы подходят для строительства, например, подшипники и в сталеплавильном производстве. Пластмассы, наполненные BN, имеют меньшее тепловое расширение, а также более высокую теплопроводность и удельное электрическое сопротивление. Благодаря отличным диэлектрическим и тепловым свойствам BN используется, например, в электронике. в качестве подложки для полупроводников, окон, прозрачных для микроволн, и в качестве конструкционного материала для уплотнений. Его также можно использовать в качестве диэлектрика в резистивных запоминающих устройствах с произвольным доступом.
Гексагональный BN используется в ксерографической обработке и лазерных принтерах в качестве барьерного слоя фотографии для предотвращения утечки заряда. барабан. В автомобильной промышленности h-BN, смешанный со связующим (оксидом бора), используется для герметизации кислородных датчиков, которые обеспечивают обратную связь для регулирования расхода топлива. В связующем используется уникальная термостойкость и изоляционные свойства h-BN.
Детали могут быть изготовлены горячим прессованием из четырех промышленных марок h-BN. Марка HBN содержит связующее оксид бора ; его можно использовать до 550–850 ° C в окислительной атмосфере и до 1600 ° C в вакууме, но из-за содержания оксида бора он чувствителен к воде. В качестве связующего вещества HBR используется борат кальция , и его можно использовать при 1600 ° C. Марки HBC и HBT не содержат связующего и могут использоваться при температуре до 3000 ° C.
Нанолисты нитрида бора (h-BN) могут быть нанесены каталитическим разложением боразина при температуре ~ 1100 ° C в установке химического осаждения из паровой фазы на площади примерно до 10 см. Благодаря гексагональной атомной структуре, небольшому рассогласованию кристаллической решетки с графеном (~ 2%) и высокой однородности они используются в качестве подложек для устройств на основе графена. Нанолисты BN также являются отличными протонными проводниками. Их высокая скорость переноса протонов в сочетании с высоким электрическим сопротивлением может привести к применению в топливных элементах и электролизе воды..
h-BN использовался с середины 2000-х годов в качестве пули и смазка для ствола ствола в высокоточных винтовках в качестве альтернативы покрытию из дисульфида молибдена, обычно называемому «молибден». Утверждается, что он увеличивает эффективный срок службы ствола, увеличивает интервалы между чистками канала ствола и уменьшает отклонение в точке удара между первыми выстрелами из чистого канала и последующими выстрелами.
Кубический нитрид бора ( CBN или c-BN) широко используется в качестве абразива . Его полезность обусловлена его нерастворимостью в железе, никеле и родственных ему сплавах при высоких температурах, тогда как алмаз растворим в этих металлах. Поэтому поликристаллические абразивы c-BN (PCBN) используются для обработки стали, тогда как алмазные абразивы предпочтительны для алюминиевых сплавов, керамики и камня. При контакте с кислородом при высоких температурах BN образует пассивирующий слой из оксида бора . Нитрид бора хорошо связывается с металлами за счет образования прослоек из боридов или нитридов металлов. Материалы с кубическими кристаллами нитрида бора часто используются в режущих инструментах режущих инструментов. Для шлифовки используйте более мягкие связующие, например используются смолы, пористая керамика и мягкие металлы. Также можно использовать керамические связующие. Коммерческие продукты известны под названиями «Боразон » (от Diamond Innovations), «Эльбор» или «Кубонит» (от российских поставщиков).
В отличие от алмаза, большие гранулы c-BN может быть получен с помощью простого процесса (называемого спеканием) отжига порошков c-BN в потоке азота при температурах немного ниже температуры разложения BN. Эта способность порошков c-BN и h-BN плавиться позволяет дешево производить большие детали из BN.
Как и в случае с алмазом, комбинация c-BN с высочайшей теплопроводностью и удельным электрическим сопротивлением идеально подходит для теплораспределители.
Поскольку кубический нитрид бора состоит из легких атомов и очень прочен химически и механически, он является одним из популярных материалов для рентгеновских мембран: низкая масса приводит к небольшому поглощению рентгеновских лучей, а хорошие механические свойства позволяют использовать тонких мембран, тем самым дополнительно уменьшая поглощение.
Слои аморфного нитрида бора (a-BN) используются в некоторых полупроводниковых устройствах, например МОП-транзисторы. Их можно получить химическим разложением боразина с помощью цезия или методами термического химического осаждения из паровой фазы. Термическое химическое осаждение из паровой фазы может также использоваться для осаждения слоев h-BN или при высоких температурах c-BN.
Гексагональный нитрид бора можно расслоить до слоев с одним или несколькими атомами. Из-за своей структуры, аналогичной структуре графена, атомарно тонкий нитрид бора иногда называют «белым графеном».
Механические свойства. Атомарно тонкий нитрид бора является одним из самых прочных электроизоляционных материалов. Однослойный нитрид бора имеет средний модуль Юнга 0,865 ТПа и прочность на излом 70,5 ГПа, и в отличие от графена, прочность которого резко снижается с увеличением толщины, листы из нескольких слоев нитрида бора имеют прочность, аналогичную прочности однослойного нитрида бора <. 657>Теплопроводность. Атомно тонкий нитрид бора имеет один из самых высоких коэффициентов теплопроводности (751 Вт / мК при комнатной температуре) среди полупроводников и электрических изоляторов, а его теплопроводность увеличивается с уменьшением толщины из-за меньшего внутрислойного взаимодействия.
Термическая стабильность. Стабильность графена на воздухе демонстрирует четкую зависимость от толщины: однослойный графен реагирует с кислородом при 250 ° C, сильно легирован при 300 ° C и травлен при 450 ° C; напротив, объемный графит не окисляется до 800 ° C. Атомно тонкий нитрид бора имеет гораздо лучшую стойкость к окислению, чем графен. Однослойный нитрид бора не окисляется до 700 ° C и выдерживает на воздухе до 850 ° C; Двухслойные и трехслойные нанолисты нитрида бора имеют немного более высокие температуры начала окисления. Превосходная термическая стабильность, высокая водонепроницаемость для газа и жидкости и электрическая изоляция делают атомарно тонкие потенциальные покрывающие материалы из нитрида бора для предотвращения поверхностного окисления и коррозии металлов и других двумерных (2D) материалов, таких как черный фосфор.
Лучшая поверхностная адсорбция. Было обнаружено, что атомно тонкий нитрид бора обладает лучшими способностями к поверхностной адсорбции, чем объемный гексагональный нитрид бора. Согласно теоретическим и экспериментальным исследованиям, атомарно тонкий нитрид бора в качестве адсорбента испытывает конформационные изменения при поверхностной адсорбции молекул, увеличивая энергию и эффективность адсорбции. Синергетический эффект атомной толщины, высокой гибкости, более высокой способности к поверхностной адсорбции, электрической изоляции, непроницаемости, высокой термической и химической стабильности нанолистов BN может увеличить рамановскую чувствительность до двух порядков, а тем временем достичь долговременной стабильности и исключительной возможности повторного использования, недоступной для других материалов.
Диэлектрические свойства. Атомно тонкий гексагональный нитрид бора является отличной диэлектрической подложкой для графена, дисульфида молибдена (MoS 2) и многие другие электронные и фотонные устройства на основе 2D-материалов. Как показали исследования с помощью электрической силовой микроскопии (EFM), экранирование электрического поля в атомарно тонком нитриде бора демонстрирует слабую зависимость от толщины, что соответствует плавному спаду электрического поля внутри многослойного нитрида бора, обнаруженному из первых принципов. расчетов.
Характеристики комбинационного рассеяния. Рамановская спектроскопия была полезным инструментом для изучения различных 2D-материалов, и о рамановской сигнатуре высококачественного атомно-тонкого нитрида бора впервые сообщили Горбачев и др. в 2011 г. и Ли и др. Однако два опубликованных результата комбинационного рассеяния монослоя нитрида бора не согласуются друг с другом. Поэтому Цай и др. Провели систематические экспериментальные и теоретические исследования, чтобы выявить собственный спектр комбинационного рассеяния атомно-тонкого нитрида бора. Он показывает, что атомно тонкий нитрид бора без взаимодействия с подложкой имеет частоту полосы G, аналогичную частоте объемного гексагонального нитрида бора, но деформация, вызванная подложкой, может вызывать рамановские сдвиги. Тем не менее, комбинационная интенсивность полосы G атомарно тонкого нитрида бора может использоваться для оценки толщины слоя и качества образца.
BN-наномеш, наблюдаемый с помощью сканирующего туннельного микроскопа. Центр каждого кольца соответствует центру пор 
Вверху: поглощение циклогексана аэрогелем BN. Циклогексан окрашен красным красителем Судан II и плавает в воде. Внизу: повторное использование аэрогеля после сжигания на воздухе. Наночастица нитрида бора представляет собой наноструктурированный двумерный материал. Он состоит из одного слоя BN, который путем самосборки образует очень регулярную сетку после высокотемпературного воздействия на чистую поверхность родия или рутения до боразин в сверхвысоком вакууме. Наноша выглядит как совокупность шестиугольных пор. Расстояние между двумя центрами пор составляет 3,2 нм, а диаметр пор составляет ~ 2 нм. Другие термины для этого материала - боронитрен или белый графен.
Наночастица нитрида бора не только устойчива к разложению в вакууме, на воздухе и в некоторых жидкостях, но также при температурах до 800 ° C. Кроме того, он демонстрирует исключительную способность улавливать молекулы и металлические кластеры, которые имеют размеры, аналогичные размерам наноразмерных пор, образуя хорошо упорядоченный массив. Эти характеристики обещают интересные применения наноши в таких областях, как катализ, функционализация поверхности, спинтроника, квантовые вычисления и носители данных, такие как жесткие диски <463.>Нанотрубки BN являются огнестойкими, как показано в этом сравнительном испытании самолетов, сделанных из целлюлозы, углеродной бейки-бумаги и бейки-бумаги для нанотрубок BN.
Впервые были изготовлены трубочки из нитрида бора в 1989 г. Шор и Долан. Эта работа была запатентована в 1989 г. и опубликована в диссертации 1989 г. (Долан), а затем в 1993 г. в науке. Работа 1989 г. была также первым получением аморфного BN с помощью B-трихлорборазина и металлического цезия.
Нанотрубки из нитрида бора были предсказаны в 1994 году и экспериментально обнаружены в 1995 году. Их можно представить как свернутый лист h-нитрида бора. По структуре это близкий аналог углеродной нанотрубки, а именно длинный цилиндр диаметром от нескольких до сотен нанометров и длиной многие микрометры, за исключением того, что атомы углерода поочередно замещены атомами азота и бора. Однако свойства нанотрубок BN очень разные: в то время как углеродные нанотрубки могут быть металлическими или полупроводниковыми в зависимости от направления и радиуса прокатки, нанотрубка BN представляет собой электрический изолятор с шириной запрещенной зоны ~ 5,5 эВ, в основном не зависящей от хиральности и морфологии трубки. Кроме того, слоистая структура BN намного более термически и химически стабильна, чем графитовая углеродная структура.
Аэрогель нитрида бора - это аэрогель, изготовленный из высокопрочных материалов. пористый БН. Обычно он состоит из смеси деформированных нанотрубок BN и нанолистов . It can have a density as low as 0.6 mg/cm and a specific surface area as high as 1050 m/g, and therefore has potential applications as an absorbent, catalyst support and gas storage medium. BN aerogels are highly hydrophobic and can absorb up to 160 times their weight in oil. They are resistant to oxidation in air at temperatures up to 1200 °C, and hence can be reused after the absorbed oil is burned out by flame. BN aerogels can be prepared by template-assisted chemical vapor deposition using borazine as the feed gas.
Addition of boron nitride to silicon nitride ceramics improves the thermal shock resistance of the resulting material. For the same purpose, BN is added also to silicon nitride-alumina and titanium nitride -alumina ceramics. Other materials being reinforced with BN include alumina and zirconia, borosilicate glasses, glass ceramics, enamels, and composite ceramics with titanium boride -boron nitride, titanium boride-aluminium nitride -boron nitride, and silicon carbide -boron nitride composition.
Boron nitride (along with Si3N4, NbN, and BNC) is reported to show weak fibrogenic activity, and to cause pneumoconiosis when inhaled in particulate form. The maximum concentration recommended for nitrides of nonmetals is 10 mg/m for BN and 4 for AlN or ZrN.
 | Wikimedia Commons has media related to Boron nitride. |
| NH3. N2H4 | He(N2)11 | ||||||||||||||||
| Li3N | Be3N2 | BN | β-C3N4. g-C3N4. CxNy | N2 | NxOy | NF3 | Ne | ||||||||||
| Na3N | Mg3N2 | AlN | Si3N4 | PN. P3N5 | SxNy. SN. S4N4 | NCl3 | Ar | ||||||||||
| Ca3N2 | ScN | TiN | VN | CrN. | FexNy | Zn3N2 | GaN | Ge3N4 | As | Se | NBr3 | Kr | |||||
| Sr3N2 | YN | ZrN | NbN | Tc | Ru | Rh | Ag3N | InN | Sn | Sb | Te | NI3 | Xe | ||||
| TaN | WN | Re | Os | Ir | Pt | Au | Hg3N2 | Pb | Po | At | Rn | ||||||
| Rf | Db | Sg | Bh | Hs | Mt | Ds | Rg | Cn | Nh | Fl | Mc | Lv | Ts | Og | |||
| ↓ | |||||||||||||||||
| La | Pr | Nd | Pm | Sm | Eu | Tb | Dy | Ho | Er | Tm | Yb | Lu | |||||
| Ac | Th | Pa | UN | Np | Pu | Am | Cm | Bk | Cf | Es | Fm | Md | No | Lr | |||
.
