采用湿化学法以固体含氮有机物为氮源制备AlN纳米粉体

发布时间：2022-05-08 18:22

　　AlN作为第III族氮化物的重要成员,以其优异的综合性能而受到众多关注。比如,AlN陶瓷因其良好的机械强度和耐高温性能而可以作为重要的结构陶瓷材料;AlN陶瓷因其热导率高、介电系数小和与硅相匹配的低热膨胀系数而可以作为优异的电子材料;Al N陶瓷在第三族氮化物中具有最大带隙（6.2eV）,因此其在深紫外（UV）光学器件和光致发光（PL）基质材料中具有广阔的应用前景。然而,高质量的AlN粉体是制备高性能AlN陶瓷的前提,因此,对AlN合成方法的探索和形貌的控制具有重要的意义。除了传统的加工路线,近年来出现了一种以固体含氮有机化合物,如尿素,氰胺,双氰胺和三聚氰胺等为氮源来合成氮化物的新方法。与碳氮还原法和直接氮化法相比,这种方法具有原料易得,廉价和合成温度低的优势,并且不需要进一步的氨化或者脱碳即可获得高纯度的氮化物粉末。因此,本论文拟通过引入含氮有机物为氮源来合成AlN纳米粉体。首先,本论文选取尿素为氮源采用湿化学法的工艺探索了合成AlN纳米粉末的工艺路线,研究了煅烧方式、保温时间、氮气流速、反应温度和尿素/金属摩尔比R值对合成的AlN纳米粉体纯度和形貌的影响。经过各种工艺路线的探索,... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 AlN的应用
        1.2.1 陶瓷基板的应用
        1.2.2 AlN粉体进行填充改性的应用
        1.2.3 光学和电子器件上的应用
        1.2.4 其他应用
    1.3 AlN粉体的制备方法
        1.3.1 铝粉直接氮化法
        1.3.2 氧化铝粉碳热还原法
        1.3.3 化学气相沉积法
        1.3.4 自蔓延高温合成法
        1.3.5 原位自反应合成法
        1.3.6 高能球磨法
        1.3.7 湿化学法
    1.4 国内外研究现状
    1.5 湿化学法制备AlN粉体的影响因素
        1.5.1 氮源的选择
        1.5.2 含氮有机物和金属摩尔比R
        1.5.3 溶剂种类
        1.5.4 搅拌速率,反应时间和反应温度
        1.5.5 烘干方式
    1.6 本论文主要研究意义及研究内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 主要研究内容
        1.6.3 主要创新点
第二章 实验过程与研究方法
    2.1 引言
    2.2 实验原料及仪器设备
        2.2.1 实验原料
        2.2.2 实验仪器和设备
    2.3 AlN纳米粉体的制备工艺
    2.4 AlN纳米粉体表征方法与原理
        2.4.1 物相结构分析
        2.4.2 显微结构表征
        2.4.3 光学性能表征
第三章 以尿素为氮源制备AlN纳米粉体
    3.1 制备AlN纳米粉体的工艺路线分析
        3.1.1 煅烧方式
        3.1.2 保温时间
        3.1.3 氮气流速
        3.1.4 反应温度
        3.1.5 尿素/金属摩尔比R值
        3.1.6 AlN纳米颗粒的形成机理
    3.2 AlN纳米粉体的结构表征
    3.3 AlN纳米粉体的形貌调控
    3.4 AlN纳米粉体的光学性能表征
    3.5 本章小结
第四章 以氰胺类碳氮化物为氮源制备AlN纳米粉体
    4.1 AlN纳米粉体的结构表征
    4.2 煅烧过程中的中间产物以及反应过程的研究
    4.3 AlN纳米粉体的形貌表征
    4.4 AlN纳米粉体的光学性能分析
    4.5 以三聚氰胺为氮源制备纳米AlN粉体
        4.5.1 AlN纳米粉体的结构表征
        4.5.2 煅烧过程中的中间产物以及反应过程的研究
        4.5.3 AlN纳米粉体的形貌表征
        4.5.4 AlN纳米粉体的光学性能表征
    4.6 本章小结
第五章 三种氮源制备AlN纳米粉体的对比研究
    5.1 AlN纳米粉体的结构表征
    5.2 AlN纳米粉体的形貌表征
    5.3 AlN纳米粉体的光学表征
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间发表的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]大功率LED中常用陶瓷基板研究[J]. 邝海.  中国陶瓷. 2017(08)
[2]尿素溶液法合成纳米AlN粉体[J]. 黄雄,程艳玲,林华泰.  人工晶体学报. 2017(05)
[3]尿素法制备纳米氮化锆粉体[J]. 马西飞,康庄,黄晓,张国军.  无机材料学报. 2015(01)
[4]前驱物法低温合成六方氮化硼[J]. 冯艳春,仲剑初,王洪志.  硅酸盐通报. 2012(04)
[5]铝和氮化铝陶瓷结合强度与机理研究[J]. 彭榕,周和平,宁晓山,徐伟.  无机材料学报. 2011(03)
[6]电弧离子镀沉积TiN/AlN-TiAlN复合膜的耐磨性[J]. 李争显,王少鹏,潘晓龙,杜继红,王宝云,严鹏.  装备制造技术. 2010(02)
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[9]氮化铝陶瓷的研究与应用[J]. 周和平,刘耀诚,吴音.  硅酸盐学报. 1998(04)
[10]聚合物先驱体法制备氮化铝[J]. 廖白霞,毛友安,胡建平,冯方达.  陶瓷工程. 1998(03)



本文编号：3652147