Термодинамічний аналіз перспективних реакцій отримання додекабориду алюмінію AlB₁₂ із промислово-доступних безкисневих вихідних речовин

Анотація

В роботі здійснений аналіз термодинаміки перебігу реакцій синтезу додекабориду алюмінію із безкисневих промислово доступних реагентів, взаємодією алюмінію в конденсованому та газоподібному стані із нітридом та карбідом бору. Показано, що обидві реакції є термодинамічно вигідними за низьких температур в більшій мірі, аніж за високих, і ймовірність їх перебігу суттєво зростає при використанні алюмінію у газоподібному стані у порівнянні з конденсованим алюмінієм. Розраховані значення та аналіз внесків, які формують величину енергії Гіббса та констант рівноваги однозначно демонструють переваги реакції алюмінію з нітридом бору. Обмеження, що накладаються можливим поліфазним складом продукту за рахунок утворення дибориду алюмінію за температур нижче 970⁰C, вимагають застосування температури синтезу понад 1000⁰C. Запропоновані гіпотетичні механізми взаємодії алюмінію з боровмісними сполуками за двома реакціями відрізняються місцем взаємодії — будь-яка точка поверхні кожного шару при використанні BN або тільки відкрита поверхня для B₄C — та характером транспорту учасників реакції в реакційній зоні. З результатів аналізу запропоновані орієнтовні технологічні умови синтезу: вакуумний термічний синтез для забезпечення безкисневого середовища та температура понад 1000⁰C, для уникнення утворення дибориду алюмінію AlB₂.