Введение к работе
Актуальность проблемы. Системы m-b-n , где м- щелочной или щелочноземельный металл, как наиболее эффективные каталитические системы для получения кубического нитрида бора (^-bn), изучались неоднократно. Однако эти исследования отличались преимущественно технологически-прикладным характером. Отчасти поэтому (а также из-за многочисленных технических трудностей, связанных с высокими температурами и давлениями) их результаты содержат много противоречий, а механизм синтеза /?-bn в таких системах так и остается до конца не раскрытым.
Расширяющиеся масштабы применения кубического bn , требующие увеличения об'емов производства и улучшения качества получаемых кристаллов, а также все чаще появляющиеся в литературе предположения различных исследователей о значительной роли химического аспекта происходящих в этих системах в условиях повышенных температур и давлений процессов, заставляет поставить вопрос о дополнительных и более тщательных и методичных исследованиях в выше названных системах.
Цель настоящей работы состояла в получении и изучении боркитри-дов лития, магния и кальция в условиях как высокого, так и атмосферного давления как потенциальных катализаторов превращения гексагонального нитрида бора в кубический.
Более конкретные задачи формулировались следущим образом:
а) изучение взаимодействия нитридов лития, магния, кальция и
гексагонального bn при атмосферном давлении и отработка методик
синтеза борнитридов;
б) пс-лучение новых борнитридных соединений и изучение их
свойств;
в) изучение взаимодействий Сорнитридов лития, магния, кальция с
гексах'ональным bn при высоком давлении и установление р.т-облвстей
образования кубического нитрида бора ( i^-bn );
г) поиск на основе полученных результатов доступных и техноло
гичных катализаторов синтеза ^-bn , приемлемых для дальнейшего
внедрения в условиях опытного производства.
Научная новизна работы. Впервые исследовано взаимодействие нитридов со и в в области составов, более богатой Co3n3 по сравнению с единственным известным ранее борнитридом са3в3мч . Обнару-
жено образование в условиях атмосферного давления нового борнитрида состава CasBNs , кристаллизующегося в ортсромбической сингонии.
Впервые по порошковым данным определена кристаллическая структура борнитрида Ca3B2Nu , имеющего кубическую об'емноцентрированную ячейку типа антифлюорита с вакансиями по катионам ca .
Впервые спеканием при атмосферном давлении получены сложные борнитрида лития-кальция и лития-магния, имеющие составы исац(bn2)3 и Li3Hg3B2Ns - По порошковым данным определена структура LiCau(BN2)3 , кристаллизующегося в ячейке типа Ca3B3Nu. с упорядоченным замещением части катионов са на катионы Li .
При взаимодействии нитридов Mg и в в условиях высоких давлений впервые получены два новьк борнитрида с составами, близкими к HgeBNs и Mg3B2Nu , и дифрэктограммами, удовлетворительно проиндици-рованными в предположении гексагональных ячеек.
Впервые получены Ж-спектры новьа борнитрвдов, анализ которых еще раз подтвердил наличие линейных bn2~ анионов в их структуре.
Отработаны методики синтеза борнитридов Li , Mg и Са как потенциальных катализаторов получения кристаллов ^-bn спеканием различных комбинаций исходных компонентов в атмосфере n2 и дг при давлении, близком к атмосферному. Определены р,т-области образования /1-bn из «-BN в присутствии различных нитридных и Оорнитридных катализаторов.
Показано преимущество борнитридных катализаторов при получении порошков ft-вы по сравнению с ранее известными катализаторами как по р,т-параметрам синтеза, так и по физико-механическим характеристикам синтезированных кристаллов.
Практическая ценность работы. Разработанные и оптимизированные методики синтеза различных борнитридных катализаторов, содержащих
Li , Mg И Ca , ПОЗВОЛЯЮТ ВЄСТИ Д8ЛЬНЄЙШИЄ ПОИСК И ОТрабОТКу ТЄХНОЛО-
гической цепочки получения кристаллов /-3-BN в условиях как лаборатории, так и опытного производства. Таким образом, результаты данных исследований могут быть использованы для практических работ по созданию промышленного производства порошков ft-ви .
Получение целого ряда новых борнитридов Li , Mg и ca различ-тш~составов—и—ус-тановлетаіе_структуры для двух из них позволяют несколько по-новому взглянуть на расширившийся таким образом класс борнитридов щелочных и щелочноземельных металлов, а также на механизм каталитического получения ^-bn с их участием.
-к-
Показана целесообразность дальнейшего внедрения в промышленное производство нитридных и борнитридных катализаторов, содержащих в своем составе литий и магний или кальций.
Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликовано 6 научных статей и г патента Российской Федерации. Материалы работы докладывались на .конференции молодых ученых химического факультета МГУ им.М.Б.Ломоносова (г.Москва, 1995г.), а также на двух ежегодных семинарах экспериментаторов, работающих в области высоких давлений, "Хитариада" (г.Москва, Институт Геохимии и Аналитической Химии им.В.И.Вернадского, 1994 и 1996 гг.).
Структура и об'єм диссертации. Диссертация изложена на '1т? стр. машинописного текста, содержит 36 рисунков и 36 таблиц. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части (содержащей результаты исследований и их обсуждение), выводов и списка цитируемой литературы (1бг наименования).