六硼化镧的应用与研究

概述

六硼化镧的熔点高，硬度大，热和化学稳定，并且具有电子逸出功小，发射率大(电流密度大)，效率高，抗中毒性能好，寿命长，耐离子轰击和适应性强等优点，是一种性能优良的热阴极材料[1]。作为空心阴极小型化长寿命设计的首选电子源材料之一，六硼化镧在中高功率空间电推进任务中具有很好的应用前景。特别是随着高功率长寿命航天电推进任务的论证，越来越受到国内外电推进研究领域的关注[2]。

制备方法

六硼化镧的制备方法有多种选择，例如以氯化镧和硼氢化钾为原料，在900℃保温3 h可以制备六硼化镧超细粉末，然后采用放电等离子体烧结可以制备六硼化镧多晶体[3]。也可使用95%硼粉与三氯化镧为主要原料，用硼热还原法合成六硼化镧粉末，硼、镧含量达到99.89%。该方法由于生产过程中不引入任何碳、氧元素，所以得到的产品具有碳、氧含量低、纯度高等特点[4]。除此之外，文献还报道了另一种六硼化镧粉末的制备方法。具体地，以工业纯铝，A110La中间合金和A13B中间合金为原料，该三种原料的质量比为1:(0.5～0.8):(0.8～1.2)，熔体反应法合成六硼化镧粉末。该方法所需原料价格低廉，设备及工艺简单，在常压下即可进行，所需温度相对较低，且不需要保护气氛，所制得的六硼化镧颗粒形状规则，为立方块状[5]。

分析测定

六硼化镧试样经稀硝酸溶解，以乙二胺四乙酸二钠为掩蔽剂，甘露醇为硼酸络合剂，采用酸碱滴定法可以测定物质中硼含量。该方法操作简单、快速、准确，具有良好的准确度和精密度，硼回收率在99.45%-100.48%之间，RSD小于0.50%[6]。

应用与研究

（1）为实现光合细菌产氢过程的光分频利用，用六硼化镧和壳聚糖制备光热转换发光发热生物材料，研究不同六硼化镧纳米颗粒的生物材料在可见光下的吸光特性和光热转换特性。研究发现：该生物材料能较好地透过510～650 nm波长的光为光合细菌产氢供给光能，而其他波段的光用于激发六硼化镧粒子产热为光合细菌提供热能。六硼化镧纳米颗粒的吸光度及光热转换能力受颗粒尺寸影响显著，当生物材料中六硼化镧颗粒平均水力直径为295 nm时，12 min内的温升速率为0.41℃/min，是载玻片的5.4倍[7]。

（2）将六硼化镧、氧化石墨烯与基料聚乙烯醇缩丁醛共混制备纳米复合涂料，通过提拉法在玻璃上制成透明隔热薄膜。采用X射线衍射仪、扫描电镜和红外光谱仪对薄膜的结构进行表征，用紫外-可见-近红外分光光度计和热重分析仪测试了薄膜的光学性能和热稳定性。结果发现，添加0.25%氧化石墨烯和0.30%六硼化镧的聚乙烯醇缩丁醛薄膜不仅在可见光区有较好的透过率(73.4%)，对近红外光有较好的阻隔(平均阻隔率33.3%)，而且热稳定性相比纯聚乙烯醇缩丁醛薄膜有一定程度的提高[8]。

（3）基于六硼化镧纳米粒子的光热转换器件的制备方法及其水蒸发性能。以具有良好光热转换性能的六硼化镧作为吸光材料，以亲水性好和导热系数低的海绵作为支撑体，过滤层和水的输送层构建的水蒸发器件用于海水淡化和废水处理。以亲水性多孔海绵为载体，将六硼化镧，聚偏氟乙烯和N-甲基吡咯烷酮研磨形成均一溶液后，通过蘸液法在海绵载体表面涂覆一层六硼化镧，干燥后得到六硼化镧纳米粒子光热转换器件。制备的水蒸发器件表面蒸发面积和孔隙率可以根据海绵的尺寸，原料配比及用量来进行控制。将该器件放入待蒸发的海水，酸性废水，碱性废水或者染料废水中，光源照射后收集蒸发冷凝的干净水资源。上述装置结构简单，节能环保，操作简单，无需专人看护[9]。

参考文献

[1]黄元龙.一种新型热阴极材料——六硼化镧[J].仪表材料, 1978(03):22+44-47.DOI:CNKI:SUN:GNCL.0.1978-03-005.

[2]贾艳辉,张天平.空间用六硼化镧空心阴极最新研究进展及发展趋势[J].真空科学与技术学报,2016,36(06):690-698.DOI:10.13922/j.cnki.cjovst.2016.06.15.

[3]马飞文,王吉林,廖和杰,等.放电等离子体烧结六硼化镧（LaB6）及其工艺研究[J].中国陶瓷,2021,57(02):17-23.DOI:10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2021.02.003.

[4]姜岩,王颖.硼热还原法制备六硼化镧粉末[J].辽宁化工,2010,39(09):904-905+908.

[5]潘冶,李陈林,顾腾飞,等.一种六硼化镧粉末的制备方法:CN201610521623.2[P].CN105967199B.

[6]刘荣丽.酸碱滴定法测定六硼化镧中硼的研究[J].稀有金属与硬质合金,2015,43(02):59-63.

[7]李奕杉,钟年丙,廖强,等.基于六硼化镧与壳聚糖的光热转换生物材料[J].发光学报,2017,38(08):1021-1027.

[8]汤洪波.六硼化镧与氧化石墨烯共混制备聚乙烯醇缩丁醛透明隔热薄膜及其光学性能和热稳定性的研究[J].电镀与涂饰,2018,37(14):621-625.DOI:10.19289/j.1004-227x.2018.14.004.

[9]杨丽霞,张超凡,梁英,等.一种基于六硼化镧纳米粒子的光热表面水蒸发器件的设计:CN201910845786.X[P].CN110407273A.