硼

硼（Boron)原子序数为5。相对原子质量10.81。元素符号B。

1．产品性能

硼有无定形和结晶形两种形态。无定形硼性能活泼，为棕色粉末状；结晶形硼较稳定，为黑灰色、单斜针状或六角片状晶体，其硬度与金刚石相近。无定形硼在一定温度下不受水、溴、氯的影响。新鲜制备而未经强烈灼烧者微溶于水，能溶于硝酸、硫酸和熔融的金属，如铜、铁、铝、钙等。相对密度为1.73（结晶形的硼为2.54)，熔点2100℃，沸点2550℃。

2．生产方法

(1)三氧化二硼还原法 三氧化二硼与金属镁粉于800-900℃缎烧，得到粗硼，进一步提纯得成品。

B₂0₃＋3Mg→2B＋3MgO

(2)溴化硼还原法 溴化硼经三次精馏后用氢还原，得到高纯硼。

2BBr₃＋3H₂→2B＋6HBr

3．生产工艺

(1)三氧化二硼还原法将50g干燥镁粉与125g三氧化二硼放入耐火土坩埚中，于800-900℃煅烧。反应放出大量热，几秒钟即完成反应。弃去上层形成的氮化硼，得到硼的粗品。将粗品粉碎后，浸于水中，加入少量浓盐酸，溶解镁及氧化镁等杂质。用盐酸重复处理5一6次，用水洗净。再用10％碱溶液浸洗，水洗，干燥。

将硼粉置于燃烧管中，在三氯化硼蒸气中煅烧5-7h，除去微量镁。然后在真空或干燥的纯氢气流中于1200-1300℃进行还原煅烧，可得纯度较高的硼。

(2)高纯硼制备（溴化硼的还原）

①溴化硼的合成。设备用透明的石英制成，加入1.6kg工业硼，加热至850℃，将化学纯Br₂加入反应釜中，加热使其缓缓蒸发，并用氦气流入反应柱内，B与Br₂作用系放热反应，反应速率可由反应器温度、Br₂蒸发温度和氦气流量控制，每次可产12L粗溴化硼。

②溴化硼精馏。将溴化硼于石英设备中精馏三次，产品经光谱分析，其中Si为(1一5)×10^-6％，系石英柱污染。

③还原。纯溴化硼用氢还原，发热体为熔后的硼棒（直径4.8mm，长152mm)，通入电流为200A，温度为1200℃，操作时间6h，沉积物30g以上，未反应的BBr₃可冷凝回收（97％）。沉积物内含有1×10^-6％的Si，但未测得O,H,N,C等杂质，这些气体杂质可在真空中进行区域熔融除去，而C则可用区域熔融或选择氧化法除去。

④拉晶。将沉积物尖端置于高频感应圈中心，使之生成熔体。该熔体为表面张力所支持，放入籽晶后按一般方法进行拉晶。晶体直径可由拉速控制，当速率为127mm/h时，直径为9.5 mm。当有碳或气体杂质存在时，所得晶体将显示出嵌镶结构，并且气体杂质对硼的电阻率影响很大，氧使电阻率增高，氢则使电阻率降低。

说明：①溴化硼也可由工业硼粉加热到900℃，通入溴蒸气反应而得到。得到的溴化硼用活性炭和锌粉回流脱溴，蒸馏一次，再精馏一次，可得纯度为99.999％的溴化硼。将高纯溴化硼蒸气和经过净化的氢同时通入加热到900℃的石英管内，可得到纯度99.999％的无定形硼粉。

②也可以BC1₃为原料，用高纯氢还原，得到99.999％的高纯硼。

4．产品标准

5．产品用途

高纯硼用作半导体硅的掺杂源，还用作红外器件材料及耐高温材料的合成。硼的化合物可用作核反应堆的超高温硬质材料。