共价固体氮化碳的电弧法制备

共价固体氮化碳的电弧法制备 PREPARATION OF THE COVALENT SOLID CARBON NITRIDE BY ARC DISCHARGE 郭怀喜 Guo Huaixi 1 2 first-author 李爱国 Li Aiguo 1 2 张志宏 Zhang Zhihong 1 2 范湘军 Fan Xiangjun 1 2 王仁卉 Wan Renhui 1 2 武汉大学物理学系 武汉大学物理学系 Department of Physics,Wuhan University Department of Physics,Wuhan University 武汉大学物理学系,武汉,430072 武汉大学物理学系,武汉,430072 < 正 > β-C 3 N 4 是一种首先运用固体量子理论和计算机技术,通过人工设计具有理想成分和结构以及预期优异性能的新材料,Liu和Cohen的理论计算表明:一种晶体结构类似β-Si 3 N 4 的 C—N化合物具有非常短的共价键（平均键长0.147nm）,其体变模量为4.27×10 5 MPa,接近金刚石的4.43×10 5 MPa。这预示它具有可与金刚石相媲美的硬度。此外,它的结合能计算值 （81.5eV/cell）大于β-Si 3 N 4 （74.8eV/cell）,表明可能存在亚稳态结构。近年来,人们采用了 CH 4 和H 2 的等离子体分解,C—N—H有机物热解和冲击波压缩等方法,以期合成这种 C—N共价键固体。但是由于C—H和N—H键的稳定性,阻碍了β-C 3 N-4的形成。直到1993年,哈佛大学的Niu等人首先用激光蒸发和原子束喷注相结合的方法,成功地获得了这种共价固体氮化碳薄膜。作者尝试采用高纯石墨电极在氮气中电弧放电的方法,代替激光蒸发法,也获得了这种材料。用X光电子能谱（XPS）证实了C—N共价键的生成,用X射线衍射 （XRD）和透射电镜选区电子衍射（TED）检验其结构,和Niu等人的结果基本相符。 Carbon nitride powders have been prepared by DC arc discharge in the nitor-gen condition. These samples have been characterized by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. The diffraction patterns obtained from our C-N materials are consis-tant with the results of Nin et al. X-ray photoelectron spectroscopy measurements indicated that carbon and nitrogen form unpolarized covalentbonds in these C-N materials. 固体氮化碳 电弧法 X光电子能谱 电子衍射 solid carbon nitride arc discharge X-ray photoelectron spectroscopy elec-tron diffraction O484.1 国家自然科学基金资助的课题 1994-06-01 2021-04-01 6