Диборид ниобия - Niobium diboride

Диборид ниобия (NbB2) представляет собой высококовалентный тугоплавкий керамический материал с гексагональной кристаллической структурой.

Диборид ниобия
Диборид магния-3D-шары.png
Имена
Название ИЮПАК
диборид ниобия
Систематическое название ИЮПАК
бор; ниобий
Другие имена
NbB2
Идентификаторы
3D модель (JSmol )
ChemSpider
Номер ЕС
Характеристики
NbB2
Молярная масса114,526 г / моль
Внешностьсерый порошок
Плотность6,97 г / см3
Температура плавления~ 3050 ° С
Точка кипенияНет данных
Нерастворимый
Структура
Шестиугольный, hP3 a = 3,085 Å, c = 3,311 Å и c / a = 1,071 Å
П6 / ммм, №191
Опасности
Главный опасностиНеисследованный
Если не указано иное, данные для материалов приводятся в их стандартное состояние (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа).
Ссылки на инфобоксы

Подготовка

NbB2 может быть синтезирован стехиометрической реакцией между составляющими элементами, в данном случае Nb и B. Эта реакция обеспечивает точный стехиометрический контроль материалов.[2] Сокращение Nb2О5 (или же NbO2 ) до диборида ниобия также может быть получено металлотермическим восстановлением. Используются недорогие исходные материалы, которые реагируют согласно следующей реакции:

Nb2О5 + 2 млрд2О3 + 11 Mg → 2 NbB2 + 11 MgO

Mg используется в качестве реагента для кислотного выщелачивания нежелательных оксидных продуктов. Стехиометрические избытки Mg и B2О3 часто требуются во время металлотермического восстановления, чтобы израсходовать весь доступный оксид ниобия.

Боротермическое восстановление NbO2 с элементарным бором посредством твердотельной реакции было предложено Джа и соавторами для получения наностержней (40 × 800 нм2),[3]

Ран и соавторы предложили вариант боротермического восстановления расплавленной соли с использованием Nb2О5 с элементарным бором для получения нанокристаллов (61 нм).[4]

Нанокристаллы NbB2 были успешно синтезированы по реакции Золи, восстановление Nb2О5 с NaBH4 с использованием молярного отношения M: B 1: 4 при 700 ° C в течение 30 мин в токе аргона.[5]

Nb2О5 + 13/2 NaBH4 → 2 НбБ2 + 4Na (г, л) + 5/2 NaBO2 + 13 часов2(грамм)

Свойства и использование

NbB2 является сверхвысокотемпературная керамика (UHTC) с температурой плавления 3050 ° C.[6] Это наряду с его относительно низкой плотностью ~ 6,97 г / см.3 а хорошая термостойкость делает его кандидатом для применения в высокотемпературной аэрокосмической отрасли, например, в гиперзвуковых полетах или в ракетных двигательных установках. Это необычная керамика с относительно высокой теплопроводностью и электропроводностью (удельное электрическое сопротивление 25,7 мкОм · см, КТР 7,7 of10−6 ° C−1), свойства, которые он разделяет с изоструктурный диборид титана, диборид циркония, диборид гафния и диборид тантала.[7]

NbB2 части обычно горячее прессование[8] или же искровое плазменное спекание[9] (механическое давление, прикладываемое к нагретому порошку), а затем механическая обработка для придания формы. Спекание NbB2 препятствует материалу ковалентный природа и наличие поверхностных оксидов, которые увеличивают укрупнение зерна перед уплотнение в течение спекание. Спекание без давления NbB2 возможно с добавками для спекания, такими как карбид бора и углерод которые реагируют с поверхностными оксидами, увеличивая движущую силу спекания, но механические свойства ухудшаются по сравнению с горячим прессованным NbB2.

Рекомендации

  1. ^ «Диборилидинениобий B2Nb | ChemSpider». www.chemspider.com.
  2. ^ Чамурлу, Х. Эрдем и Филиппо Маглиа. (2009). «Получение наноразмерного ZrB 2 порошок самораспространяющимся высокотемпературным синтезом ». Журнал Европейского керамического общества. 29 (8): 1501–1506. Дои:10.1016 / j.jeurceramsoc.2008.09.006.
  3. ^ Джа, Менака; Ramanujachary, Kandalam V .; Lofland, Samuel E .; Гупта, Говинд; Гангули, Ашок К. (26.07.2011). «Новый боротермический процесс синтеза нанокристаллических оксидов и боридов ниобия». Dalton Transactions. 40 (31): 7879–88. Дои:10.1039 / c1dt10468c. ISSN  1477-9234. PMID  21743887. S2CID  45554692.
  4. ^ Ран, Сонглин; Сунь, Хуйфэн; Вэй, Янан; Ван, Девен; Чжоу, Ниминг; Хуан, Цин (01.11.2014). «Низкотемпературный синтез нанокристаллических порошков NbB2 путем боротермического восстановления в расплавленной соли». Журнал Американского керамического общества. 97 (11): 3384–3387. Дои:10.1111 / jace.13298. ISSN  1551-2916.
  5. ^ Золи, Лука; Галиция, Пьетро; Сильвестрони, Лаура; Скити, Дилетта (23 января 2018 г.). «Синтез нанокристаллов диборидов металлов групп IV и V боротермическим восстановлением борогидридом натрия». Журнал Американского керамического общества. 101 (6): 2627–2637. Дои:10.1111 / jace.15401.
  6. ^ Перри, Дейл Л. (2011). Справочник неорганических соединений (2-е изд.). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN  9781439814611. OCLC  587104373.
  7. ^ Ковенская, Б .; Серебрякова Т.И. (май 1970 г.). «Физические свойства фазы борида ниобия». Советская порошковая металлургия и металлокерамика. 9: 415–417. Дои:10.1007 / BF00796512 (неактивно 11.11.2020) - через SpringerLink.CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на ноябрь 2020 г. (связь)
  8. ^ ИВАСА, Микио; КИНОШИТА, Макото; ХАЯМИ, Риозо; ЯМАЗАКИ, Тацуо (1979-06-01). «ホ ウ 化 ニ オ ブ の ホ ッ ト プ レ ス». Журнал керамической ассоциации, Япония (на японском языке). 87 (1006): 284–290. Дои:10.2109 / jcersj1950.87.1006_284. ISSN  0009-0255.
  9. ^ Сайрам, К .; Sonber, J.K .; Мурти, Т.С.Р.Ч .; Subramanian, C .; Фотедар, Р.К .; Хубли, Р. (2014). «Реакционное искровое плазменное спекание диборида ниобия». Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов. 43: 259–262. Дои:10.1016 / j.ijrmhm.2013.12.011.