氮化镁的制备及应用研究

背景及概述

氮化镁，是一种无机化合物，化学式为Mg3N2，属于立方晶系，在室温纯净的氮化镁下为黄绿色的粉末，但含有一部分氧化镁杂质的氮化镁是灰白色的。氮化镁和许多金属氮化物一样，会和水反应产生氨，常用作触媒。

图1 氮化镁性状图

应用

氮化镁用途广泛，在制备高硬度、高热导、耐磨、耐腐蚀，耐高温的新型陶瓷材料氮化硼，氮化硅的固相反应中，氮化镁是不可缺少的烧结助剂。同时氮化镁在核燃料的回收、镁合金熔体的净化、铝合金夹杂的清除，和在生成hBN反应中的催化等方面都有重要的作用。另外氮化镁作为添加剂可以有效的脱硫增矾，从而提高钢材的密度强度、拉力及承受力，因此氮化镁被广泛的运用于建筑钢材的治炼工业中。

制备

目前氮化镁的制备主要方法有镁粉直接与氮气反应法、镁在氮等离子流中与氨反应法、在氮气下镁线圈爆炸法、低压化学气相成积法、和自蔓延高温合成法、纳米氮化镁合成法。最近G.Soto[1]等人采用脉冲激光淀积的方法，在分子氮的环境中在Si衬底上制备出Mg:N不同配比的无定型的氮化镁薄膜。这些方法或成本高，或工艺流程长，或设备操作复杂，或氮化镁的产率比较低等缺点，因此限制了其工业化的生产。虽然镁粉直接与氮气反应有工业价值，但氮化镁粉末的生产需要较高的反应温度和较长的反应时间，且颗粒的形状不完整容易结块，达不到工业质量要求。

实验操作：

将2g的Mg粉置于陶瓷舟中，将陶瓷舟送入管式炉中，封闭管式炉，然后充入15min氨气用于置换管式炉中的空气，避免空气影响试验结果，然后待管式恒温炉炉温到达610°C时，在氨气氛围下保温40min，然后再将管式恒温炉逐步提高到750°C、800°C、850°C三个特定温度时开通氨气阀门进行氨化，氨气流量400ml/min，氮化时间70min，氮化后将陶瓷舟在炉中自然冷却。得到蔬松块状的样品，细磨样品，得到产物氮化镁粉末。

参考文献

[1] CN102241393A