氮化硅
編輯氪化硅是元素硅和氮的化合物。 Si3N4 是氮化硅中熱力學最穩定和商業上最重要的,術語氮化硅通常指的是這種特定的成分。 它是一種白色、高熔點的固體,相對化學惰性,會被稀氫氟酸和熱氫氣侵蝕 3PO4. 它非常堅硬(莫氏硬度為 8.5)。 它具有高熱穩定性和強光學非線性,適用于全光應用。
制作
編輯氪化硅是通過在氮氣氣氛中將硅粉加熱到 1300 °C 和 1400 °C 之間制備的:
3 Si + 2 N2 → Si3N4
由于硅和氮的化學結合,硅樣品重量逐漸增加。 在沒有鐵催化劑的情況下,反應在數小時 (~7) 后完成,此時不會檢測到由于氮吸收(每克硅)而導致的重量進一步增加。 除了Si3N4, 文獻中報道了其他幾種氮化硅相 (具有對應于不同程度的氮化/Si 氧化態的化學式)。 其中包括氣態單氮化二硅 (Si2N)、單氮化硅 (SiN) 和倍半氮化硅 (Si2N3), 每個都是化學計量相。 與其他耐火材料一樣,在這些高溫合成中獲得的產品取決于反應條件(例如時間、溫度和起始材料,包括反應物和容器材料)以及提純方式。 然而,此后倍半氮化物的存在受到質疑。
也可用二酰亞胺路線制備:
SiCl4 + 6 NH3 → Si(NH)2 + 4 NH4Cl(s) at 0 °C3 Si(NH)2 → Si3N4 + N2 + 3 H2(g) 在 1000 °C 下
還研究了在 1400–1450°C 的氮氣氣氛中碳熱還原二氧化硅:
3 SiO2 + 6 C + 2 N2 → Si3N4 + 6 CO
硅粉氮化法是在 1950 年代隨著氮化硅的重新發現而發展起來的,是xxx個大規模生產粉末的方法。 然而,使用低純度原料硅導致氮化硅被硅酸鹽和鐵污染。 二酰亞胺分解產生無定形氮化硅,需要在 1400–1500 °C 的氮氣下進一步退火,以將其轉化為結晶粉末; 這是目前第二重要的商業生產途徑。 碳熱還原是最早使用的氮化硅生產方法,現在被認為是生產高純度氮化硅粉末的xxx成本效益的工業路線。
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