[发明专利]一种用于制备氮化铝的催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种催化剂及其制备方法与应用，具体涉及一种用于制备氮化铝的催化剂及其制备方法与应用。本发明用于制备氮化铝的催化剂包括下述重量份的组分：白云石30‑50份，萤石20‑30份，氯化铵10‑20份，硝酸铁15‑25份。本发明催化剂可于氧化铝碳热还原法制备氮化铝中用作催化剂，能迅速提升氧化铝制备氮化铝的转化效率和反应速度，大幅度缩短高温反应时间，减少能耗，提高生产效率，推进我国5G通信产业关键原材料发展；并且，本发明催化剂的制备原料来源简单可靠，储存方便。

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法与应用，具体涉及一种用于制备氮化铝的催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着微电子和集成电路制造领域不断向更高集成度、更小型化、更高可靠性等方向发展，单位体积集成块上电子元器件工作中产生的热量剧幅增加，过多的热量散发不出去势必会对基板上的电子元件产生不可逆的损伤，甚至导致集成块的烧毁，这种发展趋势对电子封装基板的热传导性提出了更高要求。

氮化铝(AlN)是一种具有高热传导性、低介电常数和介电损耗、高体积电阻率、室温和高温力学性能良好以及与硅相近的热膨胀系数等优良综合性能的新兴陶瓷材料。而且AlN化学性质稳定无毒，相比于BeO的剧毒性，使其最终受到人们的广泛关注，成为一种最有希望替代Al₂O₃成为新一代大规模集成电路半导体制造和电子封装基片的理想材料。

现有技术常采用碳热还原法制备氮化铝，然而现有的碳热还原法存在反应速度慢，转化效率低等问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种用于制备氮化铝的催化剂及其制备方法与应用，采用该催化剂可以迅速提高氧化铝碳热还原法制备氮化铝的反应速度和转化率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种用于制备氮化铝的催化剂，其包括下述重量份的组分：白云石30-50份，萤石20-30份，氯化铵10-20份，硝酸铁15-25份。

本发明从目前5G通信对具有高热导率、优异的绝缘性能和介电性能的陶瓷基板和高性能氮化铝粉末需求的实际出发，针对采用碳热还原法制备氮化铝存在反应速度慢、转化效率低等问题，选择硝酸铁、白云石、萤石、氯化铵等为原材料，制备了一种新的催化剂。

本发明催化剂可于氧化铝碳热还原法制备氮化铝中用作催化剂，能迅速提升氧化铝制备氮化铝的转化效率和反应速度，大幅度缩短高温反应时间，减少能耗，提高生产效率，推进我国5G通信产业关键原材料发展。

作为本发明所述用于制备氮化铝的催化剂的优选实施方式，所述催化剂包括下述重量份的组分：白云石30份，萤石30份，氯化铵20份，硝酸铁20份；或者所述催化剂包括下述重量份的组分：白云石50份，萤石20份，氯化铵10份，硝酸铁20份。研究表明，所述含有特定配比组分的催化剂对氧化铝制备氮化铝的催化效率更好，能更大幅度提高氮化铝的转化效率和反应速度。

作为本发明所述用于制备氮化铝的催化剂的优选实施方式，所述催化剂为粉末状。

第二方面，本发明提供了上述催化剂的制备方法，所述催化剂通过将白云石、萤石、氯化铵和硝酸铁按比例混合得到。

作为本发明所述催化剂的制备方法的优选实施方式，所述催化剂的制备方法包括以下步骤：

(1)将白云石在空气气氛中煅烧，然后冷却；

(2)球磨萤石，然后与步骤(1)煅烧后的白云石混合，继续球磨，得到混合粉末A；

(3)将氯化铵和混合粉末A进行混合，球磨，得到混合粉末B；

(4)将混合粉末B和硝酸铁混合均匀，得到所述催化剂。