本發(fā)明涉及一種氮化鋁的制備方法。

背景技術(shù)：

氮化鋁(AlN)作為一種重要的ⅢA族氮化物，屬共價(jià)鍵化合物，六方晶系，纖鋅礦結(jié)構(gòu)。它既是優(yōu)異的結(jié)構(gòu)材料，又是特殊的功能材料，具有許多優(yōu)異的性能，近年來(lái)受到了人們極大的關(guān)注。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面，其極高的電阻率以及較低的介電常數(shù)，很顯然就具有極佳的絕緣特性，可以作為高溫和大功率電子器件的封裝材料^[1-3]。其極高的熱導(dǎo)率(320W·m^-1·K^-1)大約是A1₂O₃的10倍，非常適合于作為大功率器件、集成電路的散熱材料^[4-6]；其低的熱膨脹系數(shù)(4.3xl0^-6/℃)，可以很好的與硅匹配，可以廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的襯底材料^[7,8]；其高的機(jī)械強(qiáng)度、很高的熔點(diǎn)，可以作為復(fù)合材料的添加劑和增強(qiáng)劑^[9]。

因此，AlN在電子、冶金、化工和功能陶瓷等高性能要求的領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，可做集成電路基片、電子封裝材料、散熱器、光電器件中藍(lán)紫波段的發(fā)光二極管和激光器、壓電元件、熔融金屬的坩堝材料、以及復(fù)合材料的增強(qiáng)相和改性劑等等。綜上所述，AlN在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅V闊的應(yīng)用和廣泛的潛在市場(chǎng)。

AlN化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，在空0氣中室溫時(shí)基本穩(wěn)定，當(dāng)溫度達(dá)到1000℃時(shí)，將會(huì)生成保護(hù)膜來(lái)保護(hù)自己不被氧化，此后即使溫度升高到1450℃氧化反應(yīng)基本上是沒(méi)有的。當(dāng)有還原性氣體如H₂存在的情況下，當(dāng)溫度在1400℃至1800℃區(qū)間內(nèi)或者更低時(shí)，AlN保持性質(zhì)穩(wěn)定也是沒(méi)問(wèn)題的。

AlN具有優(yōu)秀的壓電特性，壓電體在一定方向上受到外力的作用而變形時(shí)，在它的兩個(gè)相對(duì)表面上出現(xiàn)正負(fù)相反的電荷，稱為正壓電效應(yīng)。相反，當(dāng)在某一方向上施加電場(chǎng)，壓電體會(huì)發(fā)生形變，稱為逆壓電效應(yīng)，所以AlN非常適合做表面聲波設(shè)備，因此，近年來(lái)受到學(xué)者們的關(guān)注。

綜上所述，AlN在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域?qū)⒂蟹浅V闊的應(yīng)用和廣泛的潛在市場(chǎng)，例如在航天、汽車、國(guó)防、電力、通訊以及其它工業(yè)領(lǐng)域。

目前，采用碳熱還原法制備的AlN粉體，占國(guó)際市場(chǎng)的很大比重，幾乎超過(guò)70％，但該方法存在諸多不足，如氧化鋁反應(yīng)活性低、氧化鋁與碳難以混合均勻、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、反應(yīng)溫度高等，造成AlN制備成本較高；而工業(yè)常用的制備AlN的方法無(wú)一例外的要求都是高溫，而高溫必然對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備就會(huì)有相當(dāng)高的要求，高溫及高需求的設(shè)備必然造成產(chǎn)品成本的提高及能源的浪費(fèi)，所以如果在低溫條件下可以制備出同級(jí)別的AlN粉體，一定會(huì)有很好的發(fā)展前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有制備AlN的氧化鋁反應(yīng)活性低、氧化鋁與碳難以混合均勻的技術(shù)問(wèn)題，提供了一種氮化鋁的制備方法。

氮化鋁的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1-2g：0.7-1.5g的比例混合均勻，加入金屬助劑，金屬助劑加入量為0.1g，然后在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃-550℃，反應(yīng)時(shí)間為8h-24h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入10mL-50mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為50-60℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

步驟一中所述金屬助劑為Mg粉或Zn粉。

本發(fā)明以無(wú)水氯化鋁(AlC1₃)與疊氮化鈉(NaN₃)為反應(yīng)原料，采用固相復(fù)分解法制備AlN納米線。

化學(xué)反應(yīng)式如下：

AlC1₃+3NaN₃→AlN+3NaCl+4N₂ (1-1)

將裝有疊氮化納和三氯化鋁混合物的反應(yīng)釜密封，然后放入馬弗爐內(nèi)加熱，控制高溫爐的不同溫度。當(dāng)溫度達(dá)到178℃時(shí)，AlC1₃就會(huì)升華，以氣態(tài)形式充滿整個(gè)反應(yīng)釜。繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到300℃時(shí)，NaN₃則開始分解，生成金屬鈉、氮?dú)夂突钚缘?，因瞬時(shí)產(chǎn)生了巨大的熱量，所以所有產(chǎn)物均為氣態(tài)。此時(shí)，游離態(tài)的氮原子通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)以氣相狀態(tài)充滿整個(gè)反應(yīng)釜，并與同為氣相的AlCl₃分子均勻混合，而氣態(tài)的金屬Na原子同樣在熱運(yùn)動(dòng)下與AlC1₃分子均勻混合。當(dāng)加熱溫度升高到450℃后，Na和AlC1₃具有足夠的活化能而發(fā)生反應(yīng)。置換出AlC1₃中的Al原子，生成NaCl和Al原子為AlN的生成提供了Al源，最后N原子和Al原子結(jié)合生成AlN。

AlN粉體表面活性很高，遇水易分解，分解產(chǎn)物為非晶態(tài)的AlOOH(勃姆石)、Al(OH)₃和NH₃，使AlN粉體表面形成一層氧化鋁層，并在AlN晶格里充入大量的氧，氧含量的增加大幅度降低了產(chǎn)物的熱導(dǎo)率，而水解反應(yīng)的趨勢(shì)與水蒸氣分壓成正比。所以本發(fā)明過(guò)程要進(jìn)行無(wú)水操作，全過(guò)程在手套箱中進(jìn)行。

本發(fā)明的反應(yīng)過(guò)程如公式(1-1)所示。

裝有疊氮納和三氯化鋁混合物的反應(yīng)釜密封放入馬弗爐內(nèi)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到178℃時(shí)，AlC1₃就會(huì)升華，以氣態(tài)形式充滿整個(gè)反應(yīng)釜。繼續(xù)加熱，當(dāng)溫度達(dá)到300℃時(shí)，NaN₃則開始分解，生成金屬鈉、氮?dú)夂突钚缘?，反?yīng)式如下：

NaN₃→Na+N₂+N+熱量 (2-1)

因瞬時(shí)產(chǎn)生了巨大的熱量，所以所有產(chǎn)物均為氣態(tài)。其熱量必將促使NaN₃進(jìn)一步迅速分解。此時(shí)，游離態(tài)的氮原子通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)以氣相狀態(tài)充滿整個(gè)反應(yīng)釜，并與同為氣相的AlCl₃分子均勻混合，而氣態(tài)的金屬Na原子同樣在熱運(yùn)動(dòng)下與AlC1₃分子均勻混合。當(dāng)加熱溫度升高到450℃后，Na和AlC1₃具有足夠的活化能而發(fā)生反應(yīng)。由于Na具有極強(qiáng)的還原性，將置換出AlC1₃中的Al原子，生成NaCl和Al原子，反應(yīng)式如下：

Na+AlC1₃→NaCl+Al+熱量 (2-2)

此反應(yīng)仍然放出大量的熱，所以反應(yīng)迅速，迅速生成大量的NaCl和氣態(tài)Al原子，為AlN的生成提供了Al源，最后N原子和Al原子結(jié)合生成AlN。反應(yīng)在密閉反應(yīng)釜里進(jìn)行。之所以采用密閉容器，主要有以下兩方面因素，第一，AlC1₃易升華，密閉可防止因其升華導(dǎo)致的反應(yīng)物的分解或丟失；第二，對(duì)于本反應(yīng)，由于增大壓力會(huì)促進(jìn)反應(yīng)正向進(jìn)行，所以選擇密閉反應(yīng)釜。

金屬助劑的加入對(duì)產(chǎn)物的形貌有改良的作用，Mg粉和Zn粉，而金屬Al和Ga同族，所以本發(fā)明中分別加入了金屬助劑Mg粉和Zn粉，化學(xué)反應(yīng)原理如下：

3Mg+N₂→Mg₃N₂ (2-3)

Mg₃N₂+2AlC1₃→2AlN+3MgCl₂ (2-4)

3Zn+N₂→Zn₃N₂ (2-5)

Zn₃N₂+2AlC1₃→2AlN+3ZnCl₂ (2-6)

由以上四個(gè)化學(xué)方程式可以看出，利用Mg粉和Zn粉分別與AlCl₃和NaN₃反應(yīng)產(chǎn)生的N₂反應(yīng)，這樣不僅可以起到改良產(chǎn)物形貌和增加產(chǎn)量的作用，更佳的是可以更有效地降低反應(yīng)釜內(nèi)的壓強(qiáng)，不僅增加了實(shí)驗(yàn)藥品的利用率，而且同時(shí)也在很大程度上降低了反應(yīng)釜爆破的危險(xiǎn)，增加了實(shí)驗(yàn)的安全性。

晶體生長(zhǎng)的第一步為晶體成核，本發(fā)明是以無(wú)水AlCl₃和NaN₃為實(shí)驗(yàn)原料，在實(shí)驗(yàn)加熱過(guò)程中，首先，當(dāng)溫度達(dá)到178℃時(shí)，AlCl₃會(huì)立即升華，然后當(dāng)溫度達(dá)到330℃時(shí)，NaN₃就會(huì)立即分解，分解為游離態(tài)的Na·、N·和N₂。當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到450℃時(shí)，經(jīng)過(guò)一定的反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)按方程式(1-1)的反應(yīng)結(jié)束時(shí)，生成的AlN和NaCl極可能以分子或分子團(tuán)的形式存在，并且彌漫在由N₂和N·形成的高壓氣氛中，形成過(guò)飽和氣體。

在這種過(guò)飽和氣體中，由于AlCl₃和NaN₃的分解，大量帶電粒子的存在為AlN晶體的形成提供了足夠多的凝結(jié)核，為AlN晶核的形成創(chuàng)造了必備的條件。

由于高的過(guò)飽和度，帶電粒子會(huì)形成分散的晶核，這為后續(xù)的晶體生長(zhǎng)提供了基礎(chǔ)。然后，晶核逐漸長(zhǎng)大，成為納米大小的晶粒。如果AlN晶核是六方結(jié)構(gòu)，則生成六方結(jié)構(gòu)納米線；如果AlN晶核是面心立方結(jié)構(gòu)，則生成面心立方結(jié)構(gòu)納米線。由于晶核(六方/面心立方結(jié)構(gòu))的方位和晶相是隨機(jī)的，所以生成的AlN納米線的方位也是隨機(jī)的。

本發(fā)明以固體AlC1₃與NaN₃為原料，可根據(jù)氣-固(VS)生長(zhǎng)機(jī)理，探討氮化鋁的生長(zhǎng)過(guò)程。在VS生長(zhǎng)機(jī)理中，首先是通過(guò)熱蒸發(fā)、氣相反應(yīng)和化學(xué)還原等方法，產(chǎn)生制備納米材料所需要的氣體，然后該氣態(tài)被傳輸并沉積。納米線的形成要經(jīng)歷三個(gè)階段，依次為：導(dǎo)致成核的誘導(dǎo)期、作為主生長(zhǎng)期的初級(jí)階段、二次生長(zhǎng)或過(guò)生長(zhǎng)階段、減慢或終止生長(zhǎng)。

在帶電粒子成核逐漸長(zhǎng)大的同時(shí)，Al和N原子也被吸附上去，形成AlN的合金液滴。著吸附的Al原子和N原子的增加，熔融合金液滴中的AlN達(dá)到飽和，這時(shí)AlN就會(huì)從合金液滴中析出，在液滴和反應(yīng)釜的界面處成核。由于吸附和擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)不斷地進(jìn)行，AlN晶體就會(huì)不斷地生長(zhǎng)。晶體徑向的大小保持固定，在其成長(zhǎng)過(guò)程中，由于徑向上被液態(tài)界面所限制，所以AlN晶體徑向的大小保持固定，因此晶體將單向生長(zhǎng)為納米線。生長(zhǎng)過(guò)程如圖5所示。

隨著AlN納米線的生長(zhǎng)，加入的金屬助劑Mg和Zn因其反應(yīng)過(guò)程中較高的溫度，活化能增加，作用于生長(zhǎng)過(guò)程中的AlN納米線，增加了AlN納米線表面的活性，特別是方向附著機(jī)制起到了一定的作用，使AlN納米線按一定的結(jié)晶學(xué)方向連接成更長(zhǎng)的一維納米結(jié)構(gòu)。因此，金屬催化劑的加入，使AlN納米線更加增長(zhǎng)，并使其表面更加光滑。這個(gè)過(guò)程如圖6所示。

總之，對(duì)納米線的生長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，控制其優(yōu)先凝固析出的過(guò)飽和度才是關(guān)鍵，因?yàn)檫^(guò)飽和度將直接決定晶體生長(zhǎng)的形貌。過(guò)飽和度與原始的生長(zhǎng)形貌(晶須、塊體、粉末等)的關(guān)系非常密切。低的過(guò)飽和度對(duì)應(yīng)晶須的生長(zhǎng)；而中等的過(guò)飽和度對(duì)應(yīng)塊材料的生長(zhǎng)；在很高的過(guò)飽和度下則通過(guò)均勻形核生成粉末。因此，納米線的生長(zhǎng)可以通過(guò)過(guò)飽和度、形核的尺寸以及生長(zhǎng)時(shí)間來(lái)控制。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)XRD分析表明：本發(fā)明制備的氮化鋁為六方AlN(h-AlN)，而且圖譜的主峰位于2θ＝33.18°處，沒(méi)有明顯雜質(zhì)峰。SEM分析表明：AlN的結(jié)晶狀況較好，其形貌為交錯(cuò)分布的納米線，線與線之間存在輕微的鏈接，但沒(méi)有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，且AlN納米線的平均直徑約為100nm。TEM分析表明：AlN納米線呈現(xiàn)長(zhǎng)直線交錯(cuò)狀態(tài)，納米線的表面比較光滑，基本上沒(méi)有其他附著物，粗細(xì)比較均勻，直徑大約在20nm左右，長(zhǎng)度達(dá)到微米級(jí)。

(2)PL分析表明：AlN在波長(zhǎng)為439nm處都出現(xiàn)較強(qiáng)的發(fā)射峰，與AlN的帶隙寬2.95eV是對(duì)應(yīng)的。FT-IR分析表明：在波數(shù)為731cm^-1處的吸收峰與納米AlN單晶的紅外吸收相一致，為Al-N震動(dòng)所致，F(xiàn)T-IR從另外一個(gè)側(cè)面證明，樣品中主要物相是AlN。

(3)加入金屬鎂的粉體呈現(xiàn)納米線狀；加入金屬鋅的粉體呈現(xiàn)納米棒狀。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)驗(yàn)一中所得氮化鋁的XRD譜圖；

圖2是實(shí)驗(yàn)一中所得氮化鋁的SEM圖；

圖3是實(shí)驗(yàn)一中所得氮化鋁的低放大倍率TEM照片；

圖4是實(shí)驗(yàn)一中所得氮化鋁的高放大倍率TEM照片；

圖5是本發(fā)明AlN納米線的前期生長(zhǎng)示意圖；

圖6是本發(fā)明AlN納米線的后期生長(zhǎng)示意圖；

圖7是實(shí)驗(yàn)二中所得氮化鋁的XRD譜圖；

圖8是實(shí)驗(yàn)三中反應(yīng)溫度為500℃所得氮化鋁的SEM圖；

圖9是實(shí)驗(yàn)三中反應(yīng)溫度為550℃所得氮化鋁的SEM圖；

圖10是實(shí)驗(yàn)四中不同反應(yīng)溫度所得氮化鋁PL譜圖，圖中a表示反應(yīng)溫度為450℃所得氮化鋁的PL譜圖，b表示反應(yīng)溫度為550℃所得氮化鋁的PL譜圖；

圖11是實(shí)驗(yàn)五中不同反應(yīng)溫度所得氮化鋁的FT-IR圖，圖中a表示反應(yīng)溫度為350℃所得氮化鋁的FT-IR圖，b表示反應(yīng)溫度為450℃所得氮化鋁的FT-IR圖；

圖12是實(shí)驗(yàn)六中不同反應(yīng)時(shí)間所得氮化鋁的XRD譜圖；

圖13是實(shí)驗(yàn)六中反應(yīng)時(shí)間8h所得氮化鋁的XRD譜圖；

圖14是實(shí)驗(yàn)六中反應(yīng)時(shí)間12h所得氮化鋁的XRD譜圖；

圖15是實(shí)驗(yàn)六中反應(yīng)時(shí)間24h所得氮化鋁的XRD譜圖；

圖16是實(shí)驗(yàn)七中所得氮化鋁的PL圖，圖中a表示反應(yīng)時(shí)間8h所得氮化鋁的PL圖，b表示反應(yīng)時(shí)間12h所得氮化鋁的PL圖，c表示反應(yīng)時(shí)間16h所得氮化鋁的PL圖；

圖17是實(shí)驗(yàn)八中所得氮化鋁的FT-IR圖，圖中a表示反應(yīng)時(shí)間6h所得氮化鋁的FT-IR圖，b表示反應(yīng)時(shí)間8h所得氮化鋁的FT-IR圖；

圖18是實(shí)驗(yàn)九中所得氮化鋁的XRD圖譜；

圖19是實(shí)驗(yàn)十中配比為B組所得氮化鋁的SEM照片；

圖20是實(shí)驗(yàn)十中配比為A組所得氮化鋁的SEM照片；

圖21是實(shí)驗(yàn)九中所得氮化鋁的PL圖譜，圖中a表示配比為A組所得氮化鋁的PL圖譜，b表示配比為B組所得氮化鋁的PL圖譜；

圖22是實(shí)驗(yàn)十中所得氮化鋁的FT-IR圖，圖中a表示配比為A組所得氮化鋁的FT-IR圖譜，b表示配比為B組所得氮化鋁的FT-IR圖譜；

圖23是實(shí)驗(yàn)十一中所得氮化鋁的XRD圖，中a表示品中不加入助劑所得氮化鋁的XRD圖，b表示樣品中加入金屬助劑鎂粉所得氮化鋁的XRD圖；

圖24是實(shí)驗(yàn)十一中不加入助劑所得氮化鋁的SEM圖；

圖25是實(shí)驗(yàn)十一中加入金屬助劑鎂粉所得氮化鋁的SEM圖；

圖26是實(shí)驗(yàn)十二中加入金屬助劑鎂粉所得氮化鋁的SEM圖；

圖27是實(shí)驗(yàn)十二中加入金屬助劑鋅粉所得氮化鋁的SEM圖；

圖28是實(shí)驗(yàn)十三中所得氮化鋁的PL圖譜，圖中a表示加入了金屬助劑Mg所得氮化鋁的PL圖譜，b表示不加金屬助劑所得氮化鋁的光致發(fā)光圖(PL)譜；

圖29是實(shí)驗(yàn)十四中所得氮化鋁的PL圖譜，圖中a表示反應(yīng)溫度為500℃所得氮化鋁的PL圖譜，b表示反應(yīng)溫度為450℃所得氮化鋁的PL圖譜，c表示反應(yīng)溫度為400℃所得氮化鋁的PL圖譜；

圖30是實(shí)驗(yàn)十五中所得氮化鋁的FT-IR圖譜，圖中a表示不加金屬助劑所得氮化鋁的FT-IR圖譜，b表示加入金屬助劑Mg粉所得氮化鋁的FT-IR圖譜。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式氮化鋁的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1-2g：0.7-1.5g的比例混合均勻，加入金屬助劑，金屬助劑加入量為0.1g，然后在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃-550℃，反應(yīng)時(shí)間為8h-24h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入10mL-50mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為50-60℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟一中所述金屬助劑為Mg粉或Zn粉。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二之一不同的是步驟一中所述NaN₃和AlCl₃的比例為1g：0.7g。其它與具體實(shí)施方式一或二之一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是步驟一中所述NaN₃和AlCl₃的比例為2g：1.5g。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是步驟一中所述馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是步驟一中所述馬弗爐中反應(yīng)溫度為500℃。其它與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是步驟一中所述馬弗爐中反應(yīng)溫度為550℃。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是步驟一中所述反應(yīng)時(shí)間為10h。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是步驟一中所述反應(yīng)時(shí)間為12h。其它與具體實(shí)施方式一至八之一相同。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是。其它與具體實(shí)施方式一至九之一相同。

采用下述實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明效果：

實(shí)驗(yàn)一：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入10mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為50℃的條件下，干燥1h，即得灰白色AlN。

通過(guò)比照，樣品衍射圖譜(圖1)上的各峰能夠很好的和JCDPS數(shù)據(jù)庫(kù)中PDF：88-2360上的各峰吻合，該樣品可標(biāo)定為純六方結(jié)構(gòu)AlN，即h-AlN，屬于纖鋅礦結(jié)構(gòu)。從上面的樣品衍射圖譜中可以看到主峰位于2θ＝33.5°處，經(jīng)計(jì)算其晶格常數(shù)為a＝0.31nm，c＝0.49nm，同報(bào)道的六方結(jié)構(gòu)AlN的晶格常數(shù)(a＝0.31nm，c＝0.49nm)能夠很好地吻合。此譜為多晶結(jié)構(gòu)的射圖譜，樣品是由AlN納米線組成的多晶粉末。

如圖2所示，AlN的結(jié)晶狀況較好，其形貌為交錯(cuò)分布的納米線，線與線之間存在輕微的鏈接，但沒(méi)有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，且納米線的平均直徑約為100nm。

圖3、4為產(chǎn)品的TEM照片，其中4圖是3圖的放大狀態(tài)，從3圖中可以看出，納米線呈現(xiàn)長(zhǎng)直線交錯(cuò)狀態(tài)，從4圖可以看出納米線的表面比較光滑，基本上沒(méi)有其他附著物，粗細(xì)比較均勻。

實(shí)驗(yàn)二：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g：0.7g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為350℃、450℃、550℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入10mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為60℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

通過(guò)對(duì)圖7的觀察可以發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度分別為350℃、450℃、550℃所得到的AlN樣品的XRD圖中有十分明顯的衍射峰，各衍射峰所對(duì)應(yīng)的2θ角與六方相AlN的PDF卡片中的角度很好吻合，而且沒(méi)有明顯的雜質(zhì)峰，因此，此時(shí)所獲得的AlN的純度和結(jié)晶程度均較好。

從圖7中我們還可以看出反應(yīng)溫度為350℃時(shí)所獲得AlN的XRD圖譜上幾乎沒(méi)有明顯的衍射峰，因此可以判斷，在此種條件下無(wú)法得到AlN；然而當(dāng)反應(yīng)溫度升到550℃時(shí)，從圖7可以看到此時(shí)所得到樣品的XRD圖與六方相AlN的PDF卡片吻合的較好，因此此時(shí)所獲得AlN的結(jié)晶程度良好，但是存在一些雜質(zhì)峰使其純度有所降低。

本實(shí)驗(yàn)還對(duì)反應(yīng)溫度分別為300℃、400℃和500℃進(jìn)行了探索。反應(yīng)溫度小于450℃時(shí)AlN的各個(gè)主峰均不明顯，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到450℃時(shí)，可以得到純度、結(jié)晶程度良好的六方相AlN，反應(yīng)溫度高于450℃時(shí)，所獲得AlN的純度、結(jié)晶程度幾乎沒(méi)有變化。

通過(guò)對(duì)所獲得AlN樣品SEM分析，進(jìn)一步探索反應(yīng)溫度對(duì)固相復(fù)分解法合成AlN的影響。

實(shí)驗(yàn)三：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為500℃、550℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入10mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為55℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

通過(guò)對(duì)圖8-9的觀察可以發(fā)現(xiàn)，圖8中反應(yīng)溫度為500℃所獲得AlN的形貌觀察可以看到，此條件下所獲得的AlN呈現(xiàn)顆粒狀，且較小的顆粒發(fā)生聚集長(zhǎng)大為較大的AlN顆粒，其平均粒徑約為十幾微米，剩余部分的較小顆粒團(tuán)聚在一起并粘結(jié)在較大顆粒的表面和縫隙間；圖9中，當(dāng)反應(yīng)溫度升高到550℃時(shí)，隨著顆粒的長(zhǎng)大，大部分AlN顆粒已呈塊狀，所剩下稀少的較小顆粒依附在塊狀A(yù)lN的表面上。因此在反應(yīng)溫度為500℃、550℃條件下所獲得的AlN均發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象，并且隨著反應(yīng)溫度的升高團(tuán)聚現(xiàn)象越明顯。

實(shí)驗(yàn)四：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照2g:1.5g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃、550℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為55℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

由圖10的PL圖譜上可以看出，在上述反應(yīng)條件下的樣品存在一個(gè)波長(zhǎng)從350nm到550nm的寬發(fā)射譜，且在波長(zhǎng)為439nm處都出現(xiàn)了一個(gè)較強(qiáng)的發(fā)射峰，439nm處的發(fā)射峰正對(duì)應(yīng)于AlN的帶隙寬2.95eV，這個(gè)發(fā)射峰處于藍(lán)光區(qū)。在2.8eV處有一個(gè)寬的發(fā)射譜，并將其產(chǎn)生的原因定為氧雜質(zhì)或者是氮空位引起的。但是本試驗(yàn)所有操作均是在無(wú)水無(wú)氧的氮?dú)猸h(huán)境下進(jìn)行的，并且在XRD的測(cè)試中也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)氧雜質(zhì)的存在，因此確定，本試驗(yàn)中位于439nm處的發(fā)射峰是氮空位引起的。對(duì)比圖10中a和b兩個(gè)發(fā)射峰可以發(fā)現(xiàn)，在439nm處樣品a的發(fā)射峰的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于樣品b，分析其原因，本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為樣品a的晶化效果要稍強(qiáng)于樣品b，也就是說(shuō)當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件為反應(yīng)溫度450℃、反應(yīng)時(shí)間8h時(shí)，所得樣品的晶化效果理想。

實(shí)驗(yàn)五：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照2g:1.5g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為350℃、450℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為50-60℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

由圖11可以明顯看出，兩種樣品圖譜中除了存在一個(gè)很強(qiáng)的以波數(shù)731cm^-1為中心的寬紅外吸收帶外，還有幾個(gè)紅外吸收峰，中心分別位于1384、1634、2370和3433cm^-1處。據(jù)文獻(xiàn)記載，其中1384cm^-1處的吸收峰為(AlN)₂的紅外吸收所產(chǎn)生；1634和3433cm^-1處的吸收峰則為AlN和KBr晶體表面吸附的H₂O所引起。2370cm^-1處是紅外腔體中的CO₂，可以用氣氛補(bǔ)償消除。而731cm^-1處的吸收峰與納米AlN單晶的紅外吸收相一致，該紅外吸收帶與AlN單晶的紅外活性的光學(xué)振動(dòng)模式的頻率737cm^-1基本一致，為AlN晶體中的Al-N鍵，其誤差可能是由于晶格差異的原因。

由圖11中a與b的比較我們可以看出，a樣品的紅外吸收帶并不明顯，且雜亂無(wú)章，由此可以說(shuō)明在反應(yīng)時(shí)間均為8h，450℃的反應(yīng)時(shí)間優(yōu)于350℃。

實(shí)驗(yàn)六：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為24h、12h、8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為52℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

通過(guò)對(duì)圖12的觀察可以發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)溫度為450℃、反應(yīng)時(shí)間為8h、12h、24h所獲得AlN樣品的XRD圖中均有十分明顯的衍射峰，且圖譜中各主要衍射峰所對(duì)應(yīng)的2θ角與六方相AlN的PDF卡片中的角度均能吻合，因此以上條件下所獲得的AlN的結(jié)晶程度均較好，但反應(yīng)8h、12h所獲得產(chǎn)物的XRD圖譜中存在少量的雜質(zhì)峰，因此其純度略低于反應(yīng)24h所獲得的AlN的純度。在配比、反應(yīng)溫度相同的條件下，對(duì)反應(yīng)時(shí)間為16h、20h進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并通過(guò)對(duì)其XRD圖譜的分析發(fā)現(xiàn)，圖譜中各主要衍射峰所對(duì)應(yīng)的2θ角與六方相AlN的PDF卡片中的角度均能吻合。

因此在NaN₃和AlCl₃的比例為1g:0.7g、反應(yīng)溫度為450℃的條件下，純度、結(jié)晶程度隨著反應(yīng)時(shí)間的增加而增大，但增加幅度較輕微。因此，此條件下反應(yīng)時(shí)間對(duì)AlN的合成影響較小。

圖13中可以看到AlN的結(jié)晶狀況較好，其形貌為交錯(cuò)分布的納米線，線與線之間存在輕微的鏈接，但沒(méi)有發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，且AlN納米線的平均直徑約為100nm；圖14中AlN形貌為顆粒和線混合，同時(shí)顆粒和線發(fā)生了明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，較小的顆粒粘結(jié)在一起長(zhǎng)大為較大的顆粒，并依附在AlN線的表面和間隙，平均粒徑達(dá)微米級(jí)；圖15中的AlN形貌以顆粒為主，且發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象，平均粒徑為微米級(jí)。通過(guò)對(duì)反應(yīng)8h、12h、16h、20h、24h所獲得AlN的SEM圖的比較發(fā)現(xiàn)，在NaN₃、AlCl₃配比為A組、反應(yīng)溫度為450℃的條件下，隨著反應(yīng)時(shí)間的增加AlN的團(tuán)聚現(xiàn)象增加，并且AlN的形貌由納米線變?yōu)槲⒚准?jí)的顆粒。

實(shí)驗(yàn)七：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照2g:1.5g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為16h、12h、8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為52℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

本實(shí)驗(yàn)的樣品是在室溫下測(cè)定的，通過(guò)激發(fā)波長(zhǎng)為290nm所獲得的兩種條件下的AlN的光致發(fā)光圖(PL)譜(圖16)。

對(duì)比圖16中a、b、c三個(gè)發(fā)射峰可以發(fā)現(xiàn)，在439nm處樣品a的發(fā)射峰的強(qiáng)度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于樣品b和c，分析其原因，本實(shí)驗(yàn)認(rèn)為是樣品a的晶化效果強(qiáng)于樣品b和c而造成的，也就是說(shuō)當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件為反應(yīng)溫度450℃、反應(yīng)時(shí)間8h時(shí)，所得樣品的晶化效果理想。

實(shí)驗(yàn)八：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照2g:1.5g的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為6h、8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為53℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

如圖17為制備的AlN樣品a和b與KBr晶體壓片后在Nicolet 205FT-IR紅外吸收譜儀上測(cè)量得到的紅外吸收譜。其中，樣品a和b的反應(yīng)時(shí)間分別為6h和8h，合成溫度均為450℃，配比均為B組。

從圖17的FT-IR吸收峰中可以看出，兩種樣品圖譜中AlN的特征吸收峰都很明顯，a和b圖中，在波數(shù)為731cm^-1處均有AlN單晶的紅外吸收峰，a圖中的波數(shù)為1405cm^-1處和b圖中的波數(shù)為1384cm^-1處的吸收峰均為(AlN)₂的紅外吸收所產(chǎn)生，兩圖中的1643cm^-1處為AlN粉體吸收水分的吸收峰，b圖中的2370cm^-1處是紅外腔體中的CO₂，但是a圖中卻沒(méi)有這個(gè)峰，證明a圖操作精準(zhǔn)。在3433cm^-1處則為水的吸收峰，對(duì)比兩圖可見，b圖比a圖的吸收峰要寬些，歸因于樣品的質(zhì)量變化。

實(shí)驗(yàn)九：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g(A組)、2g:1.5g(B組)的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入30mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為53℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

通過(guò)對(duì)圖18的觀察可以發(fā)現(xiàn)，NaN₃、AlCl₃配比為A組和B組，反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)24h所獲得AlN樣品的XRD圖中均有十分明顯的衍射峰，且圖譜中各主要衍射峰所對(duì)應(yīng)的2θ角與六方相AlN的PDF卡片中的角度均能吻合，但從圖18中我們也可以看到，配比為B組所獲得AlN的XRD圖中，2θ為27.5°時(shí)存在明顯的雜質(zhì)峰。我們還在同樣條件即原料配比為B組，保溫時(shí)間為24h的條件下，做了反應(yīng)溫度高于450℃的實(shí)驗(yàn)，但此條件下幾乎得不到任何產(chǎn)品，而配比為A組時(shí)，當(dāng)反應(yīng)溫度高于450℃時(shí)仍可獲得純度、結(jié)晶程度較好的AlN。因此，NaN₃、AlCl₃配比為A組所獲得的AlN優(yōu)于配比為B組所獲得的AlN。

圖21中在室溫下，激發(fā)波長(zhǎng)為290nm所獲得的AlN的光致發(fā)光圖(PL)譜。從圖21中我們可以看到，原料的不同配比對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物的影響很大，圖a樣品的晶化效果要明顯好于圖b樣品，分析其原因?yàn)?，由于反?yīng)釜的空間有限，限制了AlN和疊氮化鈉的充分反應(yīng)，所以樣品量不宜過(guò)多，原料過(guò)多會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不充分，從而導(dǎo)致晶化效果不理想。

所以當(dāng)反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)為24h時(shí)，樣品配比為A組的樣品PL測(cè)試效果要明顯好于配比為B組的樣品，由此可以說(shuō)明，配比A組反應(yīng)充分，晶化效果理想。

實(shí)驗(yàn)十：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g(A組)、2g:1.5g(B組)的比例混合均勻，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入30mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為53℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

為了探索NaN₃、AlCl₃不同配比對(duì)固相法合成AlN的影響，對(duì)不同配比所得AlN樣品進(jìn)行了SEM分析如圖19、圖20所示。圖19配比為B組，圖20配比為A組。

通過(guò)對(duì)圖19、圖20的觀察可以發(fā)現(xiàn)，AlN的結(jié)晶狀況均較好，其形貌均為交錯(cuò)分布的納米線。但配比為B組所獲得AlN納米線間存在較明顯的團(tuán)狀顆粒，且此時(shí)所獲得的AlN納米線直徑與配比為A組相比較大，其平均直徑約為125nm；而配比為A組所獲得的AlN納米線的平均直徑約為100nm，并且此時(shí)所獲得的AlN納米線間團(tuán)聚的顆粒較少。因此NaN₃、AlCl₃配比為A組所獲得的AlN優(yōu)于配比為B組所獲得的AlN。

實(shí)驗(yàn)十一：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g的比例混合均勻，a樣品中不加入助劑，b樣品中加入金屬助劑鎂粉，鎂粉的加入量為0.1g，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為12h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入40mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為52℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

由XRD衍射圖23，a和b的對(duì)比可以看出，a與b圖均有AlN所對(duì)應(yīng)的所有主要衍射峰，而且b圖的雜質(zhì)峰明顯少于a圖。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)，按照理論上完全消耗疊氮化鈉所生成的氮?dú)馀浔?，完成?shí)驗(yàn)后所得的產(chǎn)物產(chǎn)率非常低。這是因?yàn)檫@種固相復(fù)分解方法制備AlN納米粉，可降低反應(yīng)溫度的主要原因是疊氮化鈉與氯化鋁反應(yīng)會(huì)放出大量的熱，如通過(guò)鎂粉與氮?dú)馍傻牡V所占氮源比例過(guò)多會(huì)使反應(yīng)產(chǎn)生熱量劇烈減少，無(wú)法達(dá)到低溫制備AlN納米粉的目的。為了既能降低溫度又能節(jié)約原料要選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)谋壤磳?shí)驗(yàn)所用比例。加入鎂粉的產(chǎn)物在宏觀上明顯可以看出，產(chǎn)量要大于不加入鎂粉的樣品。既達(dá)到了加入鎂粉節(jié)約原料的目的，又沒(méi)有升高合成溫度。

根據(jù)掃描電鏡的圖對(duì)比可以看出，加入鎂粉的樣品在相同溫度下和相同反應(yīng)時(shí)間下合成的AlN粉末形貌基本相似。但是加入鎂粉的樣品的形貌對(duì)溫度與反應(yīng)時(shí)間影響明顯大于不加入助劑的，通過(guò)比較分析鎂粉使兩種反應(yīng)原料的反應(yīng)活性增加了，這導(dǎo)致納米線的生成時(shí)間提前，可以看出圖25加入鎂粉的樣品納米線的生長(zhǎng)長(zhǎng)度要大于不加入鎂粉的圖24樣品。這說(shuō)明助劑的加入對(duì)于AlN納米線的生成有正面的影響。

實(shí)驗(yàn)十二：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照1g:0.7g的比例混合均勻，a樣品中加入金屬助劑鎂粉，b樣品中加入金屬助劑鋅粉，鎂粉的加入量為0.1g，鋅粉的加入量為0.1g，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為450℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入40mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為51℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

圖26中加入金屬助劑Mg粉的樣品呈現(xiàn)納米線形狀，團(tuán)聚現(xiàn)象不明顯，且納米線呈現(xiàn)分散均勻狀態(tài)，納米線的平均直徑為100nm。圖27中加入金屬助劑Zn粉呈現(xiàn)納米棒狀，分布均勻，粒徑也比較均勻，平均粒徑為50nm，說(shuō)明加入Zn粉的同時(shí)可以使AlN粉體的粒徑更小，更均勻?？梢娂尤氲慕饘僦鷦┎粌H可以改變粉體的粒度，也可以改變納米材料的形狀。同時(shí)實(shí)驗(yàn)中還加入金屬Fe、Ca等其他金屬助劑，其實(shí)驗(yàn)效果都沒(méi)有納米線或納米棒呈現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)十三：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照2g:1.5g的比例混合均勻，a樣品中加入金屬助劑鎂粉，鎂粉的加入量為0.1g，b樣品中不加入助劑，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為500℃，反應(yīng)時(shí)間為12h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為52℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

對(duì)比圖28中的兩條譜線發(fā)現(xiàn)，樣品b在439nm處的發(fā)射峰不如樣品a的明顯，分析為樣品a的晶化效果強(qiáng)于樣品b而造成的，也就是說(shuō)當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件為反應(yīng)溫度500℃、反應(yīng)時(shí)間12h，加入金屬助劑Mg的樣品的晶化效果較好。

實(shí)驗(yàn)十四：

氮化鋁的制備方法：

一、在N₂氣氛的條件下，將NaN₃和AlCl₃按照2g:1.5g的比例混合均勻，a樣品中不加入金屬助劑，b樣品中加入金屬助劑鎂粉，鎂粉的加入量為0.1g，在馬弗爐中反應(yīng)溫度為500℃、450℃和400℃，反應(yīng)時(shí)間為8h，反應(yīng)結(jié)束后隨爐冷卻至室溫；

二、將步驟一所得產(chǎn)物用無(wú)水乙醇和蒸餾水反復(fù)洗滌，同時(shí)加入20mL濃度為0.1mol/L的鹽酸，加大無(wú)水乙醇和蒸餾水的用量以及延長(zhǎng)浸泡時(shí)間可將副產(chǎn)物充分溶解，最后抽濾；

三、將步驟二所得產(chǎn)物在干燥溫度為54℃的條件下，干燥1h，即得AlN。

從圖30中可以看出在700cm^-1處左右均有AlN單晶的紅外吸收峰，在1394cm^-1處均有為(AlN)₂的紅外吸收峰，兩圖中的1643cm^-1處為AlN粉體吸收水分的吸收峰，b中無(wú)二氧化碳吸收峰，在3433cm^-1處則為水的吸收峰。由于b圖中的樣品加入了金屬助劑Mg粉，但在紅外吸收?qǐng)D譜中卻并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)Mg粉或者M(jìn)gO的吸收峰，證明加入的Mg粉反應(yīng)完全，最終全部轉(zhuǎn)化為AlN粉體，且在b中，無(wú)其他明顯雜峰，則也可證明該反應(yīng)完全，產(chǎn)物無(wú)其他雜質(zhì)。所以金屬助劑Mg粉的加入更有利于去除雜質(zhì)。