在強(qiáng)沖擊條件下gC3N4向B-C3N4相變研究.pdf

1、β—C3N4及具有其他結(jié)構(gòu)的C3N4超硬材料作為一種理論預(yù)言的新材料,在力學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)等方面都具有優(yōu)良的性質(zhì),可能具有廣闊的應(yīng)用前景。針對(duì)這類材料的合成和性能的研究引起了各國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注,并且取得了豐碩的成果。但是,迄今大塊純凈β-C3N4樣品的制備問(wèn)題仍然是一個(gè)需要進(jìn)一步探索研究的重要課題。高溫高壓合成技術(shù)一直是合成超硬材料的有效途徑之一,尤其是沖擊波加載技術(shù),它能夠在納秒時(shí)間尺度實(shí)現(xiàn)高溫高壓加載,使材料的結(jié)構(gòu)和性能發(fā)生瞬時(shí)

2、變化,在合成亞穩(wěn)態(tài)材料方面潛力巨大。本文扼要論述了C3N4的研究現(xiàn)狀,并利用氣炮沖擊波實(shí)驗(yàn)技術(shù)探索了強(qiáng)沖擊條件下β-C3N4的合成條件。
　　 本文通過(guò)熱分解三聚氰胺的方法制備出一種富含N的g-C3N4粉末作為前驅(qū)物,利用二級(jí)輕氣炮加載技術(shù),在40GPa～65GPa的強(qiáng)沖擊壓力范圍內(nèi)進(jìn)行一系列的沖擊合成回收實(shí)驗(yàn)。并借助X射線衍射、透射電子顯微鏡與選區(qū)電子衍射和X射線光電子能譜對(duì)分離提純后的樣品進(jìn)行檢測(cè)分析。結(jié)果表明,沖擊壓力在5

3、1GPa以下時(shí),在回收樣品中沒(méi)有檢測(cè)出新相存在,表明g-C3N4能夠穩(wěn)定存在,沒(méi)有沖擊相變的發(fā)生；而在51GPa～65GPa范圍內(nèi),回收樣品中除了未轉(zhuǎn)化的非致密初始相以外新相只含有單一致密相β-C3N4,并且觀察到晶粒尺寸大約在200nm～500nm的范圍內(nèi)的β-C3N4多晶顆粒,未發(fā)生轉(zhuǎn)化的那少部分g-C3N4通過(guò)比較其XPS峰形圖,發(fā)現(xiàn)沖擊前后它的鍵合狀態(tài)并沒(méi)有發(fā)生明顯變化。并且通過(guò)對(duì)比不同裝配條件的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)二次沖擊過(guò)程的持續(xù)