近日，中国科学院物理所陈小龙研究组赵怀周等人在氮化物合成研究方面取得了进展，研究出一种碳热辅助还原的合成氮化物方法，并用此方法合成了一系列氮化物。该成果发表在《美国化学会刊》(J. Am. Chem. Soc. 127(2005) 15722)上。

    该方法以石墨相C3N4和氧化物或金属为原料，C3N4在一定温度下分解出活性很高的富碳和富氮原子团，富碳原子团能够将氧化物碳热还原成金属，富氮原子团进而将金属氮化生成氮化物。生成的氮化物的颗粒尺寸一般为数十纳米。C3N4在这里起到了双重角色的作用，整个氮化过程可以看成固相置换法的一个变种，生成热力学上更稳定的CO或者CO2和氮化物是这一过程的驱动力。 该方法氮化能力较强，可以在较低温度下将一些氧化物直接氮化生成氮化物。

    本研究组利用自己合成的石墨相使C3N4与Ga2O3、Cr2O3、V2O5、WO3、Al等反应，在650　－850　C度下得到GaN、VN、CrN、W2N和AlN等氮化物。该方法有可能推广到范围更广的氮化物合成中。

    氮化物是具有广泛用途的重要的人工合成材料。其中III－V族氮化物GaN是制作蓝、绿光发光二极管和激光二极管的理想材料，而AlN是重要的电子材料。过渡金属氮化物，例如VN、CrN、W2N等，在高温结构陶瓷、催化、太阳能涂层、硬质钢材、工具涂层，以及微电子器件中的扩散阻止材料等方面有重要应用。

    目前合成氮化物的方法主要有：在大于900摄示度的高温条件下，使金属单质或者无水金属卤化物直接与氨气发生反应，生成氮化物粉末或者薄膜，这种方法得到的氮化物需要在氨气气氛中长时间退火才能结晶较好；另一种普适性的方法由Kaner提出，称为固相置换法(SSM)，此方法是利用无水金属卤化物和碱金属或者碱土金属氮化物发生反应，生成氮化物和卤化物，利用这种方法，可以得到大部分过渡金属和III族金属的氮化物。但是对于个别重要氮化物，例如GaN，由于反应放热强烈，温度超过GaN的分解温度，则需要采取添加剂降低温度，保证生成GaN纯相。

    该研究工作得到了中科院和国家基金委基金的支持。