该氮化硼是通过硼原子(B)具有氮原子(N)的并集形成的无机固体。其化学式为BN。它是一种白色固体,具有很高的耐高温性,是良好的热导体。例如,它用于制造实验室坩埚。
氮化硼(BN)耐多种酸,但是,它在氢氟酸和熔融碱侵蚀下具有一定的弱点。它是良好的电绝缘体。
氮化硼(BN)的结构。Akeramop。资料来源:维基共享资源。
它以各种晶体结构获得,其中最重要的是六方晶和立方晶。六角形结构类似于石墨,并且很滑,这就是为什么将其用作润滑剂。
立方结构几乎与金刚石一样坚硬,用于制造切削工具并提高其他材料的韧性。
使用氮化硼,可以制造称为纳米管的微观(极细)管,这些管具有医学应用,例如在体内运输和释放针对癌症的药物。
结构体
氮化硼(BN)是硼和氮原子与三键共价键合的化合物。
分离的氮化硼分子具有通过三键连接的硼原子和氮原子。本杰bmm27。资料来源:维基共享资源。
在固相中,BN由等价的6元环形式的硼和氮原子组成。
BN环的共振结构。作者:Teachi。资料来源:维基共享资源。
BN以四种晶体形式存在:类似于石墨的六边形(h-BN),类似于金刚石的立方(c-BN),菱形(r-BN)和纤锌矿(w-BN)。
h-BN的结构与石墨相似,也就是说,它具有六角环的平面,该平面具有交替的硼原子和氮原子。
六方氮化硼的单独平面形式的结构。本杰bmm27。资料来源:维基共享资源。
h-BN平面之间的距离很大,这表明它们仅通过范德华力连接,范德华力是非常弱的吸引力,并且这些平面很容易彼此滑动。
因此,h-BN摸起来像乳脂状。
立方BN c-BN的结构类似于金刚石。
立方氮化硼(左)和六角形(右)之间的比较。来自:Benutzer:奇怪的球,克里斯·克里斯(Chris论)的矢量版本。资料来源:维基共享资源。
命名法
氮化硼
物产
物理状态
油腻的白色固体或有滑感。
分子量
24.82克/摩尔
熔点
在约3000ºC升华。
密度
六角BN = 2.25 g / cm 3
立方氮化硼= 3.47 g / cm 3
溶解度
微溶于热酒精。
化学性质
由于氮与硼之间的牢固键合(三重键),氮化硼具有很高的抗化学侵蚀性,并且非常稳定。
不溶于盐酸HCl,硝酸HNO 3和硫酸H 2 SO 4等酸。但它可溶于熔融碱,例如氢氧化锂LiOH,氢氧化钾KOH和氢氧化钠NaOH。
它不与大多数金属,玻璃或盐反应。有时会与磷酸H 3 PO 4反应。它可以在高温下抗氧化。BN在空气中稳定,但会被水缓慢水解。
BN被氟气F 2和氢氟酸HF 侵蚀。
其他物理性质
它具有高导热率,高热稳定性和高电阻率,也就是说,它是良好的电绝缘体。它具有高的表面积。
H-BN(六角形BN)是一种摸似油腻的固体,类似于石墨。
在高温和高压下加热h-BN时,它会转化为立方晶c-BN,这非常坚硬。根据一些消息来源,它能够刮擦钻石。
BN基材料具有吸收无机污染物(例如重金属离子)和有机污染物(例如染料和药物分子)的能力。
吸附意味着您与它们相互作用并且可以吸收或吸收它们。
取得
通过在氮气氛N 2下使三氧化硼B 2 O 3或硼酸H 3 BO 3与氨NH 3或与尿素NH 2(CO)NH 2反应来制备h-BN粉末。
通过在非常高的温度下使硼与氨反应也可以获得BN。
另一种制备它的方法是使用惰性气体和高温(600-1080°C)由乙硼烷B 2 H 6和NH 3氨气制备:
B 2 H 6 + 2 NH 3 →2 BN + 6 H 2
应用领域
H-BN(六方氮化硼)基于其性能而具有多种重要应用:
-作为固体润滑剂
-作为化妆品的添加剂
-在高温电绝缘子中
-在坩埚和反应容器中
-在模具和蒸发器中
-储氢
-催化中
-吸附污水中的污染物
使用的立方氮化硼(c-BN)的硬度几乎等于金刚石的硬度:
-用于切削硬质黑色金属材料的切削刀具,例如硬质合金钢,铸铁和工具钢
-提高其他硬质材料的硬度和耐磨性,例如用于切削工具的某些陶瓷。
一些切削工具可能包含氮化硼以表现出更高的硬度。作者:Michael Schwarzenberger。资料来源:
-BN薄膜的用途
它们在作为电子设备组成部分的半导体器件技术中非常有用。它们的作用例如:
-制造扁平二极管;二极管是仅允许电流沿一个方向循环的设备
-在金属绝缘体半导体存储二极管中,例如Al-BN-SiO 2 -Si
-在集成电路中用作电压限制器
-增加某些材料的硬度
-保护某些材料免受氧化
-增加多种设备的化学稳定性和电绝缘性
-在薄膜电容器中
一些二极管和电容器可能包含氮化硼。作者:Sinisa Maric。资料来源:
-BN纳米管的用途
纳米管是在分子水平上呈管状的结构。它们的管子很小,只能用特殊的显微镜才能看到。
以下是BN纳米管的一些特征:
-疏水性高,即拒水
-它们具有很高的抗氧化性和耐热性(它们可以抵抗高达1000°C的氧化)
-具有高储氢量
-吸收辐射
-它们是很好的电绝缘体
-它们具有很高的导热性
-在高温下具有出色的抗氧化性,意味着它们可用于提高表面的氧化稳定性。
-由于它们的疏水性,它们可用于制备超疏水性表面,即,它们对水没有亲和力,并且水不会渗透它们。
-BN纳米管可改善某些材料的性能,例如,它已被用于提高玻璃的硬度和抗断裂性。
在显微镜下观察到氮化硼纳米管。Keun Su Kim等。。资料来源:维基共享资源。
在医疗应用中
BN纳米管已经过测试,可作为阿霉素等抗癌药物的载体。具有这些材料的某些组合物增加了用所述药物进行化学疗法的效率。
在一些经验中,已证明BN纳米管具有运输新药和适当释放它们的潜力。
已经研究了BN纳米管在聚合物生物材料中的使用,以提高其硬度,降解速度和耐久性。这些是例如在整形外科植入物中使用的材料。
作为传感器
BN纳米管已用于构建新型设备,用于检测水分,二氧化碳CO 2以及用于临床诊断。这些传感器已显示出快速响应和较短的恢复时间。
BN材料可能的毒性
人们对BN纳米管可能产生的毒性影响感到担忧。关于它们的细胞毒性尚无明确共识,因为一些研究表明它们对细胞有毒性,而另一些研究则相反。
这是由于其在水中的疏水性或不溶性,因为很难对生物材料进行研究。
一些研究人员已经在BN纳米管的表面涂了其他化合物,这些化合物有利于它们在水中的溶解性,但这增加了经验的不确定性。
尽管大多数研究表明其毒性水平较低,但据估计应进行更精确的研究。
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