[发明专利]碳氮化物的催化剂溶剂

说明书

在一实施例中，一种制备一sp3键合的C₃N₄产物的方法包括：在一反应容器中使一原料与一催化剂溶剂接触；在4至8GPa的一压力下，将所述反应容器加热至900℃至2000℃的一温度；熔化至少一些所述催化剂溶剂；及将至少一些sp2键合的C₃N₄转化为sp3混成的C₃N₄。所述原料可包括sp2键合的C₃N₄。所述催化剂溶剂在室温下可为一固体。在一实例中，所述催化剂溶剂是一碳氮化物基的催化剂溶剂，包括具有化学式A_xB_yN_z的一第一化合物及具有化学式D_qE_rC_s的一第二化合物。在一第二实例中，所述催化剂溶剂是一金属合金基的催化剂溶剂，所述金属合金基的催化剂溶剂包括具有化学式G_xH_y的一化合物。

相关申请案

本申请主张于2018年4月25日所提交的序列号为第15962869号的美国非临时专利申请案的权益，出于所有目的，其全部的公开内容通过引用合并于此。

背景技术

本发明涉及一类别的催化剂溶剂及其在温度和压力的条件下(于热力学稳定的针对C₃N₄的sp3键合区域内)加工时，将sp2键合的C₃N₄(例如石墨或非晶态的碳氮化物)，转化为sp3键合的C₃N₄(例如立方形或尖晶石型的C₃N₄)的用途。本发明亦涉及利用此类别的催化剂溶剂所制成的产品，例如由sp3键合的C₃N₄晶粒的多晶复合体，其是在所述晶体之间通过sp3键合形成。

先前技术：

人造钻石在1950年代后期的发展，诸如钻石的超级磨料已成为现代工业的重要部分(例如，参见美国专利第2947611号、第2947608号、第2947610号及第2947609号)。适用于工具等的多晶钻石是由钻石晶体与催化剂溶剂在钻石是热力学稳定的温度及压力下键合而成的(参见，例如，美国专利第3141746号及第3702573号)。为了避免所需的高压，在将钻石晶粒与一反应性钎焊一起钎焊在一起时，制备钻石压块(参见，例如，美国专利第3293012号)。钻石压块亦通过浸入熔融的硅或硅基合金中而制成，并通过与钻石反应而在钻石晶粒之间形成一SiC键(参见，例如，美国专利第4220455号)。

在1985年，科恩确定一种潜在的超级磨料，其已知为立方氮化碳C₃N₄，具有一钻石或锌混和的立方晶体结构，倘若体积模量未高于钻石，其体积模量的潜力与钻石相同。(科恩ML。钻石及闪锌矿固体的体积模量的计算。物理评论B 1985；32.DOI：10.1103/PhysRevB.32.7988)。泰特等人根据经计算的零压力体积模量大于经实验检测的钻石体积模量，并基于相应的晶体结构以及经预测的带隙及原子密度，定义立方C₃N₄。(泰特等人的美国专利第5909094号)。