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浅谈硼及硼化物的应用4篇
第一篇: 浅谈硼及硼化物的应用
1. 引言
有机硼化学位移在发光材料上去的巨大进展，是因为强发光性和高的载流子迁移率。硼桥分子的结构是π共轭，而且易修饰，设计出一些不错的分子，并广泛应用在有机光电方面，如有机发光二极管[1-2]、有机场效应晶体管[3-5]、光敏材料[6-12]、成像材料[13]、传感器[14-19]。有机硼分子中，螯合配体的富π电子与硼部分的空p轨道结合，形成电子离域和刚性π共轭结构，这种环状结构不仅含有π共轭结构加强光发射，而且通过降低最低电子未占据轨道LUMO能级，从而改变电子态，增加电子亲和性。配体类型和取代基性质会影响到螯合物间π→π*的电子转移和激发过程时取代基到螯合基团的电子转移，对配体和硼中心的光物理和电学性质都有很大影响。在过去十年里，研究了许多硼配合物，如8-羟基喹啉化合物和2-吡啶苯化合物及其衍生物，它们的荧光效率高且范围宽，从深蓝色到近红色。有些有机硼化合物已经很好的作为有机光电材料的发光材料和电子转移材料。
在这篇综述中，我们主要介绍可用于有机光电材料的有机硼分子设计和性能研究，根据配体的不同将硼配合物分成几部分进行综述，并对该领域的发展前景进行了展望。本文给出有机硼化学物分子设计和有机光电材料应用的最基本观点，有机硼的分子结构和光电性质有待于进一步研究。
2. 有机光电器件
有机光电学领域主要涉及有机材料的电子结构、能量传递、电子转化、光电转化机理及相关器件的制备，是化学、材料和电子学科的高度交叉的研究方向[6-7]。目前，人们基于有机光电学原理制备了多种光电器件，其中有机半导体在有机发光二极管（organic light-emitting diodes, OLEDs）、有机场效应晶体管（organic field-effect transistors, OFET）、有机太阳能电池（organic solar cells,OSCs）等均展现了诱人的应用前景(如图1)。
图1.有机光电器件及应用：（a,b）有机发光二极管（c,d）有机场效应晶体管（e,f）有机太阳能电池
Fig.1 Applications of organic optoelectronic devices: （a,b）OLED（c,d）OFET（e,f）OPVC
1.1 有机场效应晶体管（OFETs）
自上1986年Tsumura, A.等人首次报导聚噻吩具有场效应性能以来[8]，OFET 相关的功能材料开发、器件制备工艺优化和多功能应用研究引起了国际知名科研院所的广泛关注。经过几十年的发展，OFET 的性能指标有了很大的突破，初步满足了在电子纸、传感器、射频标签、有源平板显示器的驱动等领域的应用需求[9-21]，相关研究逐渐成为学术界和工业界研究的前沿与热点方向，具有光明的前景[22-23]。
有机场效应晶体管是以有机化合物为半导体材料，通过电场来控制材料导电能力的有源器件。OFET的基本结构主要包括有机半导体层（organic semiconductor）、介电层（dielectric layer）、栅极（gate electrode）、源极（source electrode）、漏极（drain electrode）。源、漏电极通常是高功函数的金属（Au、Pd、Pt 或Ag）、导电聚合物（PEDOT:PSS、PANI 等）和电荷转移复合（TTF、TCNQ、Ag-TCNQ ）等；
栅极通常是金属或导电聚合物；
介电层通常是二氧化硅、氮化硅等无机物，越来越多有机聚合物介电层如PMMA、PVP等被报道。
一般来说，OFET中的载流子主要有空穴和电子。由于有机半导体材料并不是决定器件导电沟道中主要载流子的唯一因素，器件的结构、电极性质和介电层界面性质等均会影响器件导电沟道中载流子的种类及其输运特性。根据导电沟道中传输载流子类型的不同，将OFET分为三类：p型OFET，n型OFET和双极性OFET。
OFET 一般采用两种方式表征：恒定栅压时扫描源漏电压和恒定源漏电压扫描栅压，分别得到OFET 器件的输出曲线和转移曲线。通过输出曲线和转移曲线，我们可以得到迁移率、开关比、阈值电压和亚阈值斜率等，从而评价器件性能。对于传感器件的测试，可以选择I-Time曲线，实时监测外界条件变化时，电流的变化情况，进而对感应的灵敏性有个判断。
1.2有机发光二极管（OLED）
有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode，OLED），1963年由美籍华裔教授邓青云在实验室中首次发现，由此展开了对OLED的研究[24]。1987年，邓青云教授和Van Slyke 采用了超薄膜技术，用透明导电膜作阳极，Al2O3作发光层，三芳胺作空穴传输层，Mg/Ag 合金作阴极，制成了双层有机电致发光器件[25]。OLED显示技术具有自发光的特性，采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板，当有电流通过时，这些有机材料就会发光，而且OLED显示屏幕可视角度大，并且能够节省电能[26-32]。
OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)，与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极，包成如三明治的结构。整个结构层中包括了：空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。有机发光二极体的发光原理是当元件受到直流电所衍生的顺向偏压时，外加之电压能量将驱动电子与空穴分别由阴极与阳极注入元件，当两者在传导中相遇、结合，即形成所谓的电子-空穴复合。而当化学分子受到外来能量激发后，若电子自旋和基态电子成对，则为单重态，其所释放的光为所谓的荧光；
反之，若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行，则称为三重态，其所释放的光为所谓的磷光。当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时，其能量将分别以光子或热能的方式放出，其中光子的部分可被利用当做显示功能，依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色，构成基本色彩。。
在阳极材料的选择上，材料本身必需是具有高功函与可透光性，所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜，便被广泛应用于阳极。在阴极部分，为了增加元件的发光效率，电子与电洞的注入通常需要低功函数金属。有机发光二极体的电子传输层和空穴传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料必须制膜安定性高、热稳定且电子传输性佳，一般通常采用萤光染料化合物，而空穴传输层的材料属于一种芳香胺萤光化合物。
OLED的特性是自己发光，因此可视度和亮度均高，其次是电压需求低且省电效率高，加上反应快、重量轻、厚度薄，构造简单，成本低等，被视为 21世纪最具前途的产品之一。OLED具有广阔的应用前景，主要领域包括：商业领域如POS机和ATM机，复印机，游戏机等；
通讯领域如手机，移动网络终端等；
计算机领域如PDA， 商用和家用计算机等；
消费类电子产品如音响设备，数码相机，便携式DVD；
工业应用领域如仪器仪表等；
和交通领域如GPS，飞机仪表等。
1.3有机太阳能电池（OPVC）
有机太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。主要是以具有光敏性质的有机物作为半导体的材料，以光伏效应而产生电压形成电流，实现太阳能发电的效果。主要的光敏性质的有机材料均具有共轭结构并且有导电性，如酞菁化合物、卟啉、菁（cyanine）等。
有机太阳能电池按照半导体的材料可以分为单质结结构、P-N 异质结结构、染料敏化纳米晶结构。
2. 有机光电材料中的硼化合物
有机硼化合物有好的化学和理论稳定性，高的荧光效率和载流子迁移率，合成出很多不同配体的硼化合物，有机硼化合物的光电性质受配体性质的影响很大。根据螯合配体的不同，我们将应用于有机光电材料的有机硼化合物分为四个部分：羟基喹啉硼衍生物、吡咯苯硼衍生物、氮杂环酚盐硼衍生物、氮杂环-氮杂环硼衍生物。
1.1 吡啶苯硼化合物及其衍生物
不用于8-羟基喹啉硼化合物，吡啶苯硼化学物共轭性降低，会带来蓝移。苯酚基吡啶铍可以有效地发蓝光并用于有机光电器件的主体材料，但是铍的毒性限制了这一特性的应用，因为在元素周期表中硼和铍相邻，原子半径和配位能力基本一致，所以猜想吡啶苯硼化合物可以稳定和有效地发蓝光。
Wang等合成的1,6-二(2-羟苯基)吡啶硼化合物是三齿配体，硼部分包括BR(OH)2 (R = 芳香基)和BR3 (R = F, OCH3, OC2H5)，配位时形成O–B, N–B和O–B键，硼是四配位而且是典型的四面体构型，配位后导致两个六元环扭曲，以及其他取代基也存在一定扭曲。将F连接在B上合成的BF（dppy）在445 nm处有很强的蓝光发射。分子内π-π相互作用，导致芳香集团柱状堆叠，有利于电荷的流动，如果发光器件用BF（dppy）发光，并用TPD作为空穴传输层，电致发光峰为550 nm，如用PVK作为空穴传输层，电致发光峰为450 nm[33-34]，说明有机固体界面可能会决定有机光电器件的性质（图2 化学结构式1）。Li等制备了1,6-二(2-羟苯基)吡啶硼化合物B(OCH3)和B(OC2H5)，并用作电致发光器件中的发光材料，光电性质和BF（dppy）相近[35]。
Zhang等设计合成2,5-二(2-吡啶)-1,4-对苯二酚类化合物，得到刚性很好的硼中心苯基化合物，具有灵活性的乙基支链，热稳定性好。不同于1,6-二(2-羟苯基)吡啶硼化合物，硼上连接大体积的苯集团阻止了聚合时的π堆积，从而避免荧光淬灭。固体状态下最大的光发射范围是562-587 nm。大的π体系带来大的电子亲和能，从而降低LUMO的能级。第一次制备出橙色发光硼材料，而且有很高的电子迁移能力，光性能达9100 cd/m2以上[36]（图2 化学结构式2-3）。2-(2-吡咯)苯基硼化合物也可以是三个环的结构，不同于之前的五个环的结构，具有高的空穴发光效率和低的电子发光效率（图2 化学结构式4）[37]。
图2 化学结构式1-4[34-37]
Scheme.2 Molecular structures 1-4[34-37]
1.2羟基喹啉硼衍生物
2000年，首次Wu等报道了8-羟基喹啉硼硼配合物，克服了Alq3的缺点，共价性比Al 的配合物要强一些，这样它就比相的Al 配合物要稳定得多，而且可以蓝色电致发光，因而用硼配合物作为电致发光材料引起了人们的极大关注[38]。Wu等报道了用硼配合物作为发光层的有机光电器件。硼与氮、氧配位形成五元环，硼中心形成典型的四面体几何构性，每个分子中五元螯合环和喹啉环是共平面的，与硼相连的其它两个集团是为了提供电子保证硼的八电子稳定[39]。他们合成了BR2q（R = ethyl, phen, 2- naphthyl）,3 种配合物都发蓝绿色的荧光，后面两种配合物用芳基取代了乙基，熔点显著提高，从而提高了配合物的稳定性。Wu等认为，可能是芳基的引入增强了固态分子之间的相互作用，从而使后面两种物质有很好的电子传输性能，选用它们作为发光层，发现配合物B(phen)2q 与PBD之间有激基复合物的形成，使发光峰红移，而用配合物B(2- naphthyl)2q 制备的器件：ITO/NPB：DPA(1 % )/B(2- naphthyl)2q/AlC3/Al 则为B(2- naphthyl)2q 的本征发光，没有形成激基复合物[38]（图3 化学结构式1-4）。
Wang等研究在喹啉的5位引入噻吩苯或者萘会导致发射光的红移，但因为低的发光效率在有机光电材料上很难应用，同时他们报道了用噻吩苯替代苯与中心B配位，虽没有显著地改变光的能量,但是有高的开路电压10 V，最大亮度1050 cd/m2,可同时作为发光材料和电子传输层，制备的双层电致发光器件可产生宽的发射谱带，对激基络合物的发射有重要意义[40]（图3 化学结构式5-6）。
Stefan等人在8-羟基喹啉的5、7位引入苯基、二苯基、9,9-二己烯芴基，加入8-苄基-5,7-二溴喹啉和硼酸衍生物通过Suzuki型交叉耦合反应，去保护后8-羟基喹啉醇转变成目标产物，进过一系列的分析表征，着重研究喹啉的配位基团增加π共轭对分子性质的影响，基于制备的小分子的有机发光器件，可以发黄色至橙色的光，低的开路电压（3.5-3.7 V），连续波的亮度强度大于1000 cd/m2 [41]（图3 化学结构式7-9）。
图3 化学结构式1-9[38-41]
Scheme.3 Molecular structures 1-9[38-41]
除了单一的硼中心，Wang等还研究了多硼的螯合分子，研究分子结构和分子内的反应，对分子理论稳定性、HOMO/LUMO能级的研究具有重要的意义[40]。他们还建立一个随时更新的有机光电材料的数据库，主要是有机光电材料的应用和光色转换[42]。
1.3氮杂环酚盐硼衍生物
因为含C=N双键的N杂环化合物可以有效的和B配位，所以含C=N双键的五元N杂环如噻唑、恶唑、咪唑都可以作为配体与B结合，这些配合物不同于上述分子，具有新的结构和丰富的光发射、电子转移性能。
基于三个环结构的硼中心恶唑基酚盐可以产生蓝绿光，Zhang等进一步研究四个环结构的硼化合物，用苯并噻唑/恶唑酚盐作为配体。Kwak报道了两种BF2-螯合的荧光素，以2-(2’-羟苯基)苯并恶唑（HBO）和2-(2’-羟苯基)苯并噻吩（HBF）为配体，在溶液状态下发出蓝色荧光，并有不错的量子产率（φF= 0.20-0.23)[43]（图4 化学结构式1）。
利用HBO、HBF两种配体，Zhang等合成了两种BPh2-螯合物，有大体积芳香侧基的四个环骨架结构，在溶液中都可以发出很强的蓝光或者蓝绿色光，在溶液中HBO、HBF的硼化合物量子效率φF分别为0.55和0.65，固体中为0.53和0.60[44]（图4 化学结构式2）。
图4 化学结构式1-2[43-44]
Scheme.4 Molecular structures 1-2[43-44]
1.4氮杂环-氮杂环硼衍生物
不同于N，B-O的配体模型，N，B-N是另外一种很重要的B配合物形式。含有两个N原子，一个可以和B以化学键相连，另一个N提供电子对到B的空p轨道上形成配位键。
为了使吲哚基或者氮杂吲哚基可以用螯合的方式与中心B 原子结合，Wang等对配体进行了修饰，将吡啶基引入吲哚基或者氮杂吲哚基的2 位上，并合成了两种单核硼配合物，BPh2(2- py-in)和BPh2(2- py-azain)。
两种配合物在固态和溶液状态下都发蓝绿色光，后者制备的器件I TO/NPB/ BPh2(2- py-azain)Alq3/Al，发现与NPB之间形成了激基复合物，它的EL光谱与PL光谱相比有较大的红移，可到
达515 nm处.。为了得到BPh2(2- py-azain)的本征发射，在NPB和发光层之间加入一层电子传输空穴阻挡（ECHB）材料BCP，得到了硼配合物的本征发光，发光峰位于490 nm[44-45]（图5 化学结构式1-2）。
Wang等合成硼配合物是双核配合物，氮杂吲哚以桥键的方式与两个硼原子配位，配合物发蓝光。在配合物中引入苯基使硼配合物的稳定性得到了很大提高，而且能形成了致密的有机薄膜。B2(O)(7-azai n)2phen2有两种异构体，异构体A 比较稳定且宜升华，熔点274 C；
异构体B当T>150 ℃的时候分解。所以选用A作为发光层制备了器件：I TO/NPB：
9 ,10- di phenylant hracence（1 % ）异构体A/AlC3/Mg：Ag（9：1 ），发光峰位450 nm，开启电压为7 V，在14 V 时亮度达到1024 cd/m2，表面硼配合物是一种潜在的蓝色电致发光材料[46]（图5 化学结构式3-4）。
图5 化学结构式1-4[44-46]
Scheme.4 Molecular structures 1-4[44-46]
3. 总结
本文总结了一系列的硼配合物，而且研究了它们作为有机光电材料的光物理和的电学性质。因为配体的多样性和配合机制的简单性，可以方便地合成多种多样的硼中心配合物。通过改变配体的种类，可以控制硼配合物的刚性骨架结构和光电性质。目前有机电致发光材料具有低耗电性、出色的发光品质。硼配合物是一类非常好的用于有机电致发光材料，它的刚性分子结构、中心离子与配体之间形成大的空间位阻、普遍较高的玻璃化温度以及内盐结构促成的很好的载流子传输特性都是其特有的优势。正是这些方面的优势，硼配合物被广泛应用于光电材料，如有机发光二极管、有机场效应晶体管、光敏材料、传感器、成像材料等，具有很好的应用前景。
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第二篇: 浅谈硼及硼化物的应用
硼氮杂稠环化合物的合成与电子学应用
王婕妤*
【摘 要】摘要：有机半导体材料的开发为有机电子学的发展提供了材料基础。杂原子的引入进一步丰富了材料的种类和数量。作为CC单元的等电子体，BN单元对有机半导体材料的性能调节受到了科学家们的关注。本文主要介绍了有机共轭体系中BN单键的构筑方法，以及这类硼氮杂稠环分子在有机电子学领域的应用。
【期刊名称】大学化学
【年(卷),期】2017(032)011
【总页数】6
【关键词】有机半导体；
硼氮杂稠环分子；
光电子器件
1 背景介绍
有机半导体材料具有结构多样易调、质量轻、柔韧、可低温大面积成膜等特点，有望成为新一代电子元件的材料基础，在有机场效应晶体管(OFET)、有机发光二极管(OLED)和有机太阳能电池(OPV)等领域得到广泛的应用[1]。设计和合成具有新颖结构的有机半导体材料对有机电子学器件性能的提升具有十分重要的意义，从源头上推动了有机电子学的发展。有机半导体材料大多是具有π共轭结构的小分子或者聚合物。通过调整分子结构以及分子间相互作用可以实现对材料电子结构及空间立体结构的调控。最常见的方法之一是在基于sp2杂化的碳原子骨架上选择性引入杂原子，如O、S、N、B等，利用杂原子与π共轭体系间的轨道相互作用以及杂原子价键数不同的结构特点，对整个分子的能级结构和电荷传输性质进行调节，从而获得所期望的电学性质[2]。BN单元是CC单元的等电子体，以BN单元取代有机半导体材料中的CC单元为有机材料的性能调节提供了广阔的空间。B的空轨道以及N的孤对电子可以参与整个π共轭骨架的电子离域，同时BN偶极会对分子的π电子分布以及分子排列产生影响，可能促进分子更有序地堆积以提高其载流子传输性能。不同的CC成键形式对应不同的BN单元，考虑到有机π共轭体系中CC双键广泛存在，本文重点关注BN单键与CC双键这对等电子体，主要介绍有机π共轭体系中BN单键的构筑，及这类硼氮杂稠环化合物的电子学应用。
第三篇: 浅谈硼及硼化物的应用
中国的氮化硼的生产与应用
六方氮化硼是近年来发展较快的硼化物产品，尤其是在蒸发舟陶瓷制品、LED导热封装材料及化妆品方面增长迅猛。本文结合我们在日常工作中与企业的交流和对氮化硼产品的了解，综合相关文献，阐述了我国六方氮化硼的生产及应用情况，旨在为企业生产经营活动提供参考，促进我国氮化硼产业的发展。
1 概述
六方氮化硼（h-BN）是一种人工合成的新型无机材料，具有多种优良性能，越来越广泛应用于各种新技术、新产品当中，提高了当代工业的技术水平，推动了新材料产业向更深、更广的领域发展。六方氮化硼俗称"白石墨"，系白色粉末，具有同石墨相同的六方层状晶体结构。在高压氮气中熔点为3000℃，在常压下加热至2500℃时升华并部分分解，理论密度为2.37g／㎝³。六方氮化硼是热的良导体，电的绝缘体，并具有优良的化学稳定性，对大多数金属熔体如钢、不锈钢、铝、铁及铜等既不润湿又不发生作用并具有良好的润滑性能。因此，六方氮化硼被广泛应用于陶瓷制造业，如钳锅、镀铝用蒸发舟、电路板基片及高温润滑剂行业，用大量用于制备六方氮化硼；
还可用作原子反应堆的结构材料和火箭发动机组。
2 我国六方氮化硼的生产情况
2.1 我国六方氮化硼生产企业情况
目前，国内有六方氮化硼生产企业约二十家，产能约为600t/a。2010年六方氮化硼产量约为500a，产值15000万元。依据产品等级不同，其销售价格为225000~400000元／t。见表1.
2.2 六方氮化硼的生产工艺
六方氮化硼的合成方法很多，但基本原理均为将硼源（含硼化合物如硼砂、硼酸、元素硼等）与氮源（含氮化合物如氨、尿素、三聚氰胺等）一起加热反应精制而成。目前国内较多采用如下三种工艺：硼砂、尿素法：Na2B4O7+2(NH2)2CO－4BN+Na2O+2CO2+4H2O
将硼砂与烘干后的尿素按摩尔比1：（2.2-2.4）混合，混合后的物料进行缩合反应约2~4h,生成硼砂和尿素的中间体，冷却后将中间体粉碎至60~80目再送入氮化炉中，在800~950℃的氮化流中进行反应约2~4h,反应结束后将产品在氨气气氛下冷却后进行酸洗、水洗、烘干即得氮化硼产品。
表1 国内六方氮化硼主要企业
省份
企业名称
产能/（t·a－1）
2010年产量／t
辽宁省
营口辽滨精细化工有限公司
30
20
丹东市化工研究所有限公司
50
40
丹东日进科技有限公司
30
20
淄博市新阜康特种材料有限公司
150
100
青州市万圆氮化硼厂
30
20
潍坊邦德特种材料有限公司
50
50
山东省
山东省青州迈特科创材料有限公司
50
50
淄博橡塑填料厂
不详
不详
淄博市达特种陶瓷有限公司
不详
不详
秦皇岛—诺高新材料开发有限公司
不详
不详
洛阳奥力精细化工有限公司
50
30
河南省
河南省巩义市氮化硼厂
30
20
上海市
斯泰克（上海）有限公司
70
60
硼砂、氯化铵法：Na2B4O7+2NH4CI+2NH3－4BN+2NaCI +7H2O
将无水硼砂与氯化铵按摩尔比1：（2.2~2.4）混合后在压力机上用磨具压制成要求的块状，将块状物料放入反应炉中，温度升至250℃时通入氨气并在900~1000℃下进行反应，反应时间约为3h。反应结束后在氨气气氛下冷却后进行酸洗、水洗、过滤、干燥即得产品。
硼酸、三聚氰胺法：2H3BO3+C3N6H6-2BN+4NH3+3CO2
该工艺以水为（主要）介质，将硼酸与三聚氰胺（可加入适量的结晶助剂）在40-95℃进行反应，生成氮化硼前驱体即H3BO3·C3N6H6，将干燥后的氮化硼前驱体结晶用加热炉加热至1600~2000℃，保温时间为8~10h，得到高纯度、大结晶六方氮化硼。
2.3 产品规格型号情况
我国生产的六方氮化硼产品大致分为一级品、二级品、特级品三个级别，其中以一级品、二级品居多。
一级品产品是经1600~1800℃烧结而成的中等结晶度的六方氮化硼。其耐高温抗氧化性能优良，原始粒度小，团聚粒度大、因为颗粒是球型，所以特别适合作填料、铸造成型和注射成型的脱模剂及复合陶瓷，也容易热压成型。其典型应用产品为：用作制备立方氮化硼；
铸造成型和注射成型中的脱模剂；
用作真空镀铝蒸发舟主要原料；
用作制作热压陶瓷制件；
用作特种陶瓷原料。
二级品产品室经1800~2000℃烧结而成的高结晶度六方氮化硼。其导热、绝缘、润滑、耐高温及耐熔融金属腐蚀等各项性能均优于普通产品。性能达到或接近国外同类产品的先进水平。因其粒度与聚四氟乙烯近似，粒度均匀，因此特别适合高压开关喷口；
同时由于其较优的导热性能，非常适合作导热塑料或导热橡胶；
而由于其较低的氧含量（一般小于0.5%），也特别适合作特种陶瓷原料。其典型应用产品为：脱模剂；
高电压开关喷口主要原料；
耐高温润滑涂料、高端领域脱模剂、高级润滑油添加剂、特种陶瓷原料、导热塑料或树脂填料、高档化妆品添加剂。
表2 产品技术指标
级别
纯度
／%
B2O3
／%
水 分
／%
粒度（d50）
／μm
堆密度
／（g·㎝³）
比表面积（BET）
／(m·g-1)2
一级
≥98.5
≤1.0
≤0.5
5
0.2~0.4
12m/g
二级
≥99
≤0.3
≤0.3
8
0.2~0.4
8m/g
特级
≥99
≤0.3
≤0.3
15~30
0.2~0.4
25-36 m/g
2.4 六方氮化硼市场应用
目前国内的六方氮化硼主要用于制备立方氮化硼、陶瓷制品、导热塑料、精密铸造脱模剂、电子电力、化妆品等。
（1）六方氮化硼及其复合陶瓷制品
目前，六方氮化硼复合导电陶瓷材料主要用于真空镀膜工业，主要为真空蒸镀包装材料、电容器金属化真空镀膜、显示屏镀层、烫金镀层、防伪标志镀层、反光镀膜以及纸张、纺织品镀铝等。其制品组成为50%的六方氮化硼及45%~50%的二硼化钛。目前，国内真空镀膜工业每年使用电蒸发舟在200万支以上，其中国产约120~150万支，年消耗六万氮化硼在100t以上。
（2）用于制备立方氮化硼
立方氮化硼是即人造金刚石后，人工合成的一种超硬无机材料，其硬度仅次于金刚石，而热稳定性和化学惰性优于金刚石，适用于地质勘探、石油钻探的钻头和高速切削工具；
也可用于金属加工的研磨添加剂，具有加工表面温度低、部件表面缺陷的优点。立方氮胡鹏是以六方氮化硼为原料通过高温高压方法合成的，目前国内该行业每年消耗六方氮化硼约120t。
（3）涂层涂料及润滑剂行业
六方氮化硼具有优良的润滑性质，摩擦系数低，自润滑性能有一，尤其是在高温下仍具有优良的自润滑能力，因此被广泛应用于涂层涂料、脱模剂及润滑剂行业。六方氮化硼涂涂覆在金属及陶瓷等材料后，可以是材料具有良好的润滑性及防粘（脱模）性，并可阻止或减少材料与熔体之间的化学反应，提高材料寿命；
用于各式散热器、电子零件导热新型涂料，涂覆在表面，使原始表面积提高到数十倍以上，可增加热的传导，散热更快，增加机械本体的使用寿命，增加热对流的效果，达到3~15℃的降温效果，适用于光电工业散热器、电子零件散热模、电源散热模组、汽车散热器、机油冷却器、变速箱油冷却器、其它各式冷却器；
作为润滑剂使用时，它可以分散在耐热润滑脂、水或溶剂中，喷涂在摩擦表面上，待溶剂挥发而形成干膜；
填充在树脂、陶瓷、金属表面层作为耐高温自润滑复合材料。目前，涂层涂料及润滑剂行业年消耗六方氮化硼在400t以上，国产只有200~300t，其余依赖出口。
（4） 用于化妆品行业
氮化硼颗粒带有静电粒子，在化妆品中加入3%~30%，可增加化妆品附着力和遮盖力还有良好的滑移特性，使彩妆产品紧致、易涂抹、易于清洁去除，不需硬脂酸盐等添加剂。产品为白色，加入化妆品中使肤色白皙动人。氮化硼比表面积高，有很多悬挂键与液体溶剂连接，从而有优异的遮盖性能，营造均匀美白、纯净无暇的效果。
（5）其它应用
在高压电器行业，氮化硼与聚四氟材料复合使用，作为绝缘材料被应用于高压开关中；
利用六方氮化硼的耐热耐侵性可以制作高温构件、火箭燃烧室内衬等。
3.存在的主要问题
目前国内氮化硼企业生产工艺普遍落后，环境污染严重、能耗高、产品规格少、产品稳定性差。氮化硼作为一种用途非常广泛的产品，不同领域对于品质都有不同的要求，例如导热行业要求产品纯度高、结晶粒度大；
陶瓷行业要求氧含量低、具有一定的乱层结构；
化妆品行业要求重金属含量低、百度好、堆密度小、粒度适中等等。国外公司为解决这些问题均采用多规格的办法，如法国的圣戈班公司生产的六方氮化硼产品规格有八十多种，美国MOMENTIVE公司也有几十种。
其次是产品的活性低。所谓活性低，就是六方氮化硼比表面积小、不宜成型，产生问题的主要原因就是合成时温度过高。温度高可使纯度提高，国内有许多厂家生产设备控温不准，最佳温度不能精准控制，导致合成温度始终高于所需要的反应温度，使得产品粒度增大，比表面积变小，产品的活性降低。解决的办法就是使用高精度的电炉，使合成温度精准，这样就可以解决问题。还有就是非碳杂质多。非碳杂质是指碳以外的杂质，包括金属和非金属，由于它的存在，影响了许多用户的使用。解决的办法之一就是对产品进行二次烧结。在二次烧结的高温中，很多杂质就可以达到沸点挥发出去，也可以为了降低杂质沸点，使二次烧结炉中气氛达到极限真空，这样就降低了许多杂质的沸点，使更多的杂质挥发出去。除去非碳杂质还有一个办法，就是加强后处理的工作，包括使用去离子水，用纯净的盐酸，并且加热酸洗，加热碱洗，使更多的杂质溶解在洗液中，过滤除掉。
再者就是碳杂质多。目前国内所有生产六方氮化硼的厂家，在合成六方氮化硼时使用的容器都是石墨制品，石墨制品耐高温、耐腐蚀，但是不耐氧化，而且碳颗粒极易脱落，污染产品，混入产品，碳颗粒高温烧不掉，酸碱洗不去，制约了产品的使用。再一个问题就是六方氮化硼颗粒度小的问题。多年以来，国内生产六方氮化硼过程中使用的含硼原料为硼砂，使用的含氮的原料为氯化铵、尿素等，用以上原料生产都在反应中产生副产物氧化钠，而氧化钠的产生又阻碍了氮化硼颗粒的结晶和长大。
4. 发展建议
企业也努力提高产品的活性和晶体粒度。使用高精度的电炉，精准控制合成温度。
要尽量使用非石墨容器生产，避免碳污染。目前采用钢玉、碳化硅制品代替石墨都不能解决碳杂质多的问题，主要是产品和容器发生粘连，减少了容器使用次数，大大提高了生产成本。要不断科技创新，努力采用环境友好、能耗低、产品质量好的生产工艺。目前部分企业采用硼酸和三聚氰胺合成六方氮化硼，这种方法没有固体副产物的生成，生成的副产物都是气体，随机蒸发，容易控制，不阻碍氮化硼颗粒的长大，所以合成出的产品颗粒度大、结晶好，取得了比较好的效果，是今后发展方向。
2010年，美、欧、日等西方国家六方氮化硼总产量约2000t,加上其他国家的产量，全球六方氮化硼产品约为3000t。近几年来我国六方氮化硼市场需求稳步增长，尤其在蒸发舟陶瓷制品、LED导热封装材料及化妆品方面增长迅猛。高端行业对特殊规格的六方氮化硼将有较大的需求，增长速度较快。预计"十二五"期间，国内六方氮化硼的年需求量将会超过1000t。
第四篇: 浅谈硼及硼化物的应用
作物缺硼症状作物缺硼症状：作物缺硼症状表现多样化，有预芽生长受抑制，并逐步枯萎死亡，侧芽萌发，弱枝丛生，根系不发达；
叶片增厚变脆，皱缩，叶形变小；
茎、叶柄粗短，开裂，木栓化，出现水浸状斑点或环节状突起；
肉质根内部出现褐色坏死，开裂；
繁殖器官分化发育受阻，易出现蕾而不花或花而不实。主要作物缺硼症状如下：
．小麦前期无明显症状，抽穗后因雄蕊发育障碍，花药空瘪，花粉败育，不能完成正常授粉而不实。
．玉米上部叶片发生不规则的褪绿白斑或条斑，果穗畸形，行列不齐，着粒稀疏，籽粒基部常有带状褐色。
．棉花缺硼引起蕾而不花，能现蕾，但苞片大至Icm左右时黄变脱落，少数能开花的形小
色淡，花冠短，铃小，铃尖成钩形，叶柄呈现暗绿或褐色环带。严重缺硼，苗期项芽萎缩死亡，形成多头棉。
油菜心叶卷曲，叶肉增厚。小部叶片的叶缘和脉间呈现紫红色斑块，渐变黄褐色而枯萎。生长点死亡，茎和叶柄开裂，根茎外部组织肿胀肥大，但脆弱易碎。花蕾脱落，雌蕊柱头突出，主花序萎缩，侧花序丛生。开花期延长，花而不实。．大豆顶端枯萎，叶片粗糙增厚皱缩。生长明显受阻，矮缩。主根顶端死亡，侧根少而短。不开花或开花不正常，结荚少而畸形，根瘤发育不正常。．花生果针萎缩，少数人土的荚果多为秕果，称“果而不仁”。
．甘薯藤蔓顶端生长停顿，叶畸形，叶柄扭曲，薯块畸形，质地坚硬、粗糙，表面出现瘤状物及黑色凝固渗出液。
．马铃薯生长点及分技尖端死亡，节间短，侧芽丛生，老叶粗糙增厚，叶缘卷曲．块茎小，畸形，内部出现褐色或棕色物
．烟草缺硼引起顶芽死亡，侧芽大量出生，称“顶芽病”。
．番茄幼苗子叶和真叶发紫，叶片僵而脆。茎生长点发黑，干枯，在生长点附近长出新侧枝。整个植株呈“丛生状”。顶端的枝条向内卷曲，发黄而死亡，叶柄及叶片主脉硬化变脆。果实成熟期不齐，表面常覆盖着一些暗黑色疤痕，并破裂。．黄瓜根系不发达，生长点停止生长，叶缘向上卷曲，果实中心木栓化开裂。．芹菜缺硼引起茎裂病，老叶叶柄出现多量裂纹裂口。初期叶缘出现病斑，同时茎变脆，并在茎表皮上出现褐色纹带，最后茎发生横裂且破裂组织向外卷曲，根系变褐，侧根死亡。
．大白菜叶柄呈黄褐色，龟裂。
．萝卜肉质根内部组织坏死变褐，木栓化，称褐心病或褐色心腐病。
．花椰菜主茎和小花茎上出现分散的水渍斑点，花球外部和内部变黑，在花球不同成熟阶段都有症状表现，但随植株年龄的增加而病情加重。花球周围的小叶发育不健全或扭曲。
．苹果新梢顶端萎缩，甚至枯死，细弱侧枝多量发生，形成“簇叶”。花发育不良，大量落花。幼果表面出现水浸状褐斑，坏死，干缩硬化，凹陷、龟裂，称“缩果病”。
．葡萄顶芽依然休眠，但近顶端已抽生大量小枝。幼叶扭曲，中型叶皱褶，叶缘及脉间出现褪绿及坏死斑块，节间变短。开花后褐色花冠常不脱落，坐果少或不坐果，果串中多未受精的无核小粒果。
．桃
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