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 氮化物粉體的分類

氮元素具有較高的電負(fù)性，能夠與許多電負(fù)性比其低的元素形成一系列氮化物，包括離子型氮化物、共價(jià)型氮化物和金屬型氮化物三種類型。

離子型氮化物

堿金屬和堿土金屬元素形成的氮化物屬于離子型氮化物，其晶體以離子鍵為主，氮元素以N3-形式存在，也稱為類鹽氮化物。離子型氮化物的化學(xué)性質(zhì)較活潑，易水解生成相應(yīng)的氫氧化物和氨。目前，離子型氮化物中僅Li3N得到應(yīng)用，Li3N為深紅色固體，屬于六方晶系，密度為1.27g/cm3，熔點(diǎn)為813°C，其合成方便，離子導(dǎo)電率高，能與固態(tài)或液態(tài)鋰共存，是目前能提供的最好的固體鋰電解質(zhì)之一。

共價(jià)型氮化物

ⅢA~ⅦA族元素形成的氮化物屬于共價(jià)型氮化物，其晶體以共價(jià)鍵為主，其中，氧和ⅦA族元素和氮元素形成的化合物準(zhǔn)確地應(yīng)稱為氧化氮和鹵化氮。應(yīng)用較廣的共價(jià)型氮化物主要為ⅢA和ⅣA族元素的氮化物（如BN、AlN、GaN、InN、C3N4和Si3N4等），其結(jié)構(gòu)單元類似于金剛石的四面體，故也稱為類金剛石氮化物。它們的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)穩(wěn)定性好，大部分為絕緣體或半導(dǎo)體，廣泛應(yīng)用于切削工具、高溫陶瓷、微電子器件和發(fā)光材料等。

常見(jiàn)共價(jià)型氮化物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)

金屬型氮化物

過(guò)渡金屬元素形成的氮化物屬于金屬型氮化物，氮原子位于立方或六方緊密堆積的金屬晶格間隙中，也稱為間充型氮化物。此類氮化物的化學(xué)式不遵循嚴(yán)格的化學(xué)計(jì)量比，其組成可以在一定范圍內(nèi)變化。大部分金屬型氮化物為NaCl型結(jié)構(gòu)，化學(xué)式為MN型。一般具有類似金屬的性質(zhì)，如有金屬光澤、導(dǎo)電性好、硬度大、熔點(diǎn)高、耐磨損和耐腐蝕等，在切削加工材料、電極材料和催化材料等方面具有良好的應(yīng)用前景。

常見(jiàn)金屬型氮化物的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)

氮化物粉體的應(yīng)用

切削加工材料

TiN具有高硬度（莫氏硬度：8~9），高熔點(diǎn)（2950°C）和較高的耐磨性，在工業(yè)上常用作切削工具涂層，能有效減小刀具的磨損，提高切削速率，但其硬度仍難以滿足高硬度制品的要求。

立方氮化硼（c-BN）的硬度僅次于金剛石，它作為C的等電子體不僅具有金剛石的許多優(yōu)良特性，而且有更高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性，是一種具有良好發(fā)展前景的刀具材料。

β-C3N4被認(rèn)為是目前最硬的材料而引起人們廣泛的關(guān)注，但其合成和表征是目前研究的難點(diǎn)。

高溫結(jié)構(gòu)材料

氮化硅(Si3N4)陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、低密度、耐腐蝕、抗熱震性好及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，廣泛用于陶瓷基復(fù)合材料的增強(qiáng)相，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的工程陶瓷之一。

六方氮化硼(h-BN)是共價(jià)鍵化合物，由于它具有較高的導(dǎo)熱性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和較好的電絕緣性等突出的性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于耐火材料以及陶瓷基復(fù)合材料等領(lǐng)域。

發(fā)光材料

ⅢA~ⅤA族氮化物是近年來(lái)半導(dǎo)體發(fā)光器件研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。氮化物具有物理化學(xué)穩(wěn)定性高、帶隙連續(xù)可調(diào)、寬禁帶電子漂移飽和速度高、介電常數(shù)小及導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，且Eu2+、Ce3+等離子易于摻入氮化物結(jié)構(gòu)中形成較短的Eu-N/Ce-N共價(jià)鍵，降低激活劑離子的5d能級(jí)，使激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)紅移。因此，氮化物熒光粉與其它傳統(tǒng)熒光粉相比，在穩(wěn)定性、顯色性、激發(fā)波長(zhǎng)和量子效率等方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，對(duì)于制備高效率白光LED具有重要意義。

電極材料

Li3N離子導(dǎo)電率高，但其分解電壓太低（0.44V），不能直接用作電極。過(guò)渡金屬氮化物具有穩(wěn)定性好、分解電壓高和導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，作為鋰離子負(fù)極材料而受到人們相當(dāng)?shù)年P(guān)注。目前，被報(bào)道的金屬氮化物負(fù)極材料有氮化鋰鈷、氮化鉻、氮化鋰錳、氮化釩等。

催化材料

自1985年Volpe等首次在程序升溫條件下使MoO3與NH3反應(yīng)制備出大比表面積（220m2/g）的γ-Mo2N以來(lái)，過(guò)渡金屬氮化物作為新型催化材料引起了人們極大的研究興趣。由于它具有類貴金屬的催化性質(zhì)，在加氫、氫解、費(fèi)托（F-T）合成、NH3合成與分解、加氫脫硫（HDS）、加氫脫氮（HDN）和電催化析氫（HER）等反應(yīng)中具有良好的催化活性。

超導(dǎo)材料

MN（M=Nb,Zr,Ti,V,Hf,Ta,Mo）為NaCl型面心立方結(jié)構(gòu)，是一類傳統(tǒng)的超導(dǎo)體。它們的超導(dǎo)溫度分別為：NbN，17.3K；ZrN，9.0K；TiN，5.5K；VN，8.5K；HfN，8.83K；TaN和MoN，12K。此類超導(dǎo)體的硬度及穩(wěn)定性都較高，有望成為一種性能優(yōu)異的超導(dǎo)體材料。

吸波材料

鐵(鎳)氮化物具有高電阻率、高的抗氧化性、耐腐蝕性以及高鐵磁性，在吸波材料領(lǐng)域有著較好的應(yīng)用前景。

吸附材料

多孔氮化硼由輕元素組成，具有較高的比表面積、較高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，是一種理想的吸附材料。