Ниобий выделяет
Диборид ниобия (NbB 2 ) представляет собой высококовалентный тугоплавкий керамический материал с гексагональной кристаллической структурой.
| |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК
Он выделяет ниобий
| |
| Систематическое название ИЮПАК
бор; ниобий | |
| Другие имена
НББ 2
| |
| Идентификаторы | |
3D model ( JSmol )
|
|
| ХимическийПаук | |
| Номер ЕС |
|
ПабХим CID
|
|
| Характеристики | |
| НББ 2 | |
| Молярная масса | 114.526 g/mol |
| Появление | серый порошок |
| Плотность | 6,97 г/см 3 |
| Температура плавления | ~3050°С |
| Точка кипения | Н/Д |
| нерастворимый | |
| Структура | |
| Шестиугольная, hP3 a = 3,085 Å, c = 3,311 Å и c/a = 1,071 Å. | |
| Р6/ммм, №191 | |
| Опасности | |
| Безопасность и гигиена труда (OHS/OSH): | |
Основные опасности
|
Неисследованный |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в стандартном состоянии (при 25 °C [77 °F], 100 кПа).
| |
Подготовка
[ редактировать ]NbB 2 может быть синтезирован стехиометрической реакцией между составляющими элементами, в данном Nb и B. случае Эта реакция обеспечивает точный стехиометрический контроль материалов. [ 2 ] Восстановление Nb 2 O 5 (или NbO 2 ) до диборида ниобия также может быть достигнуто металлотермическим восстановлением. Используются недорогие исходные материалы, которые реагируют по следующей реакции:
Nb 2 O 5 + 2 B 2 O 3 + 11 Mg → 2 NbB 2 + 11 MgO
Магний используется в качестве реагента для обеспечения кислотного выщелачивания нежелательных оксидных продуктов. Стехиометрические избытки Mg и B 2 O 3 часто требуются при металлотермическом восстановлении, чтобы израсходовать весь доступный оксид ниобия.
Боротермическое восстановление NbO 2 элементарным бором посредством твердофазной реакции было предложено Джха и его коллегами для получения наностержней (40 × 800 нм). 2 ), [ 3 ]
Вариант боротермического восстановления расплавленной соли был предложен Раном и его коллегами с использованием Nb 2 O 5 с элементарным бором для получения нанокристаллов (61 нм). [ 4 ]
Нанокристаллы NbB 2 были успешно синтезированы реакцией Золи, восстановлением Nb 2 O 5 с помощью NaBH 4 с использованием мольного соотношения M:B 1:4 при 700 °C в течение 30 минут в токе аргона. [ 5 ]
Nb 2 O 5 + 13/2 NaBH 4 → 2 NbB 2 + 4Na(г,ж) + 5/2 NaBO 2 + 13 H 2 (г)
Свойства и использование
[ редактировать ]NbB 2 — это 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 высокотемпературных аэрокосмических применений, таких как гиперзвуковые полеты или ракетные двигательные установки. Это необычная керамика, имеющая относительно высокую тепло- и электропроводность (Удельное сопротивление 25,7 мкОм⋅см, КТР 7,7⋅10). −6 /°C), свойства, которые он разделяет с изоструктурным диборидом титана , диборидом циркония , диборидом гафния и диборидом тантала . [ 7 ]
Детали NbB 2 обычно подвергаются горячему прессованию. [ 8 ] или искрово-плазменное спекание [ 9 ] (механическое давление, приложенное к нагретому порошку), а затем обработанный для придания формы. Спеканию NbB 2 препятствует ковалентная природа материала и наличие поверхностных оксидов, которые увеличивают укрупнение зерна перед уплотнением во время спекания . Спекание NbB 2 без давления возможно с использованием спекающих добавок, таких как карбид бора и углерод , которые реагируют с поверхностными оксидами, увеличивая движущую силу спекания, но механические свойства ухудшаются по сравнению с NbB 2, полученным горячим прессованием .
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Диборилидинниобий B2Nb | ChemSpider» . www.chemspider.com .
- ^ Чамурлу, Х. Эрдем и Филиппо Малья. (2009). «Получение наноразмерного порошка ZrB 2 методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза». Журнал Европейского керамического общества . 29 (8): 1501–1506. doi : 10.1016/j.jeurceramsoc.2008.09.006 .
- ^ Джа, Менака; Рамануджачари, Кандалам В.; Лофланд, Сэмюэл Э.; Гупта, Говинд; Гангули, Ашок К. (26 июля 2011 г.). «Новый боротермический процесс синтеза нанокристаллических оксидов и боридов ниобия». Транзакции Далтона . 40 (31): 7879–88. дои : 10.1039/c1dt10468c . ISSN 1477-9234 . ПМИД 21743887 . S2CID 45554692 .
- ^ Ран, Сонглин; Сунь, Хуэйфэн; Вэй, Янан; Ван, Дьюэн; Чжоу, Нимин; Хуан, Цин (01 ноября 2014 г.). «Низкотемпературный синтез нанокристаллических порошков NbB2 боротермическим восстановлением в расплавленной соли». Журнал Американского керамического общества . 97 (11): 3384–3387. дои : 10.1111/jace.13298 . ISSN 1551-2916 .
- ^ Золи, Лука; Галиция, Пьетро; Сильвестрони, Лаура; Sciti, Diletta (23 января 2018 г.). «Синтез нанокристаллов диборидов металлов IV и V групп боротермическим восстановлением борогидридом натрия» . Журнал Американского керамического общества . 101 (6): 2627–2637. дои : 10.1111/jace.15401 .
- ^ Перри, Дейл Л. (2011). Справочник неорганических соединений (2-е изд.). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN 9781439814611 . OCLC 587104373 .
- ^ Ковенская, Б.; Серебрякова Т.И. (май 1970 г.). «Физические свойства фазы борида ниобия» . Советская порошковая металлургия и металлокерамика . 9 (5): 415–417. дои : 10.1007/BF00796512 . S2CID 91501914 – через SpringerLink.
- ^ ИВАСА, Микио; КИНОСИТА, Макото; ХАЯМИ, Рёдзо; ЯМАЗАКИ, Тацуо (1979-06-01). Керамической ассоциации Япония (на японском языке). Журнал , 290. дои : 10.2109/ . ISSN 0009-0255 jcersj1950.87.1006_284
- ^ Сайрам, К.; Сонбер, Дж. К.; Мурти, ЦРЧ.; Субраманиан, К.; Фотедар, РК; Хубли, Р.К. (2014). «Реакционно-искровое плазменное спекание диборида ниобия». Международный журнал тугоплавких металлов и твердых материалов . 43 : 259–262. дои : 10.1016/j.ijrmhm.2013.12.011 .