六硼化镧

六硼化镧是稀土元素镧与非金属元素硼形成的稀土硼化物，分子式LaB6，又称硼化镧,密度4.7 g/cm3，质硬而脆。从化学成分上看,硼化镧属于无机非金属材料；从材料特性上,属于无氧类金属难熔化合物；从用途上,属于信息材料。常温下，六硼化镧产品有三种形态：粉末状、多晶体和单晶体，各有各的用途。六硼化镧(lanthanum hexaboride)的晶体结构为 CsCl 结构，属于简单立方晶系，是一种稀土硼化物，分子式为 LaB6，六硼化镧一般呈紫色，又因 La:B 比的不同而呈黑色或青色等。LaB6具有很多优越的性能，比如电子发射强度、抗辐射性、高温化学稳定性等性能，使得它在军事领域以及众多高科技领域有广泛的应用，比如在雷达、航空航天、电子工业、仪器仪表、医疗器械、家电、冶金等行业的应用。而在制作大功率电子管、磁控管、电子束、离子束、加速器阴极等器件时，单晶硼化镧则是首选的材料。
LaB6的晶体结构，如图 1所示为 LaB6的晶体结构模型，与其他稀土元素六硼化物一样，LaB6属于立方晶系 CsCl 型，由较大的镧原子构成了简单立方体，较小的硼原子则在晶格之中构成了八面体，从结晶化学的角度来看，可以理解为构成八面体的硼原子形成了稳定三维骨架，而镧原子则分布于中间的空隙内。

图1为LaB6的晶体结构模型。现在六硼化镧的制备一般是碳化硼热还原法制备,其反应式为:La2O3+ 3B4C 2LaB6+ 3CO ；由于该反应引入了碳化硼作为反应原料,产品中碳含量很难控制,且由于碳化硼硬度高,粒度大,很容易产生混料不均匀现象,使产品化学成分发生偏离。
二是元素合成法,采用高纯硼粉和金属镧作为原料,得到高纯的产品,此方法合成纯度高,工艺容易控制,但二种原料价格昂贵,使其成本很高。
三是自蔓延高温合成法,使用的原料为镁粉、氧化镧、三氧化二硼,这是所有方法中唯一不需使用高温设备的方法,能源成本较低,但这个方法的缺点后处理工序较烦琐,产品纯度稍低,但其粒度方面比较有优势。
四是卤化物硼热还原法,该方法使用氯化镧、硼粉作为反应原料,得到的产物是六硼化镧和气相产物氯化硼,产物物相单一,处理起来相对容易,也比较容易得到较高的纯度。
高纯六硼化镧研制成功可以为我国应用高纯硼化物的领域，供高质量稳定的产品,减少了对国外产品的依赖。该工艺在生产过程中,由于硼粉价格较为昂贵,在一定程度上制约了该工艺的发展,但由于其工艺特点,使其质量优于现有六硼化镧合成工艺,使之仍有一定的优势。LaB6 的逸出功比较低，是一种优秀的阴极材料，特别适用于高温、大电流密度的器件。基于它的独特结构，使其具有很好的电子活性，在加热时，晶胞中扩散出的金属 La 原子可以立即补充表面蒸发掉的金属 La 原子，使 LaB6表面始终保持良好的阴极活性。由于 LaB6的高电导率、良好的热稳定性及化学稳定性、低逸出功和优异的阴极表面活性等特点，使它在阴极发射中得到广泛的应用，成为良好的热阴极材料和场发射阴极材料。由于纳米材料的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等会产生一些优异的性能，很多材料纳米化后都表现出了突出的性能，同样，LaB6纳米粉末在研究与生产中也日益得到了重视，利用纳米级 LaB6在近红外波段的吸收和散射作用，可以实现阻隔日光近红外波段能量的作用，因此La B6纳米粉末可以用于制作红外透光率低的透明隔热玻璃。在复合材料的研究中，La B6Si O2/Fe3O4 的复合纳米颗粒将几种不同纳米颗粒的性能综合在一起，得到了具有顺磁性特性和近红外光热转换特性的复合材料，可以用于捕捉大肠杆菌与金黄色酿脓葡萄球菌；在酸的催化下制备的 LaB6纳米颗粒均匀分散的 SiO2薄膜，具有近红外吸收的特性，可以用于传感器、微电子机械和光学薄膜等领域中。[1]仪修超. 六硼化镧纳米粉末制备技术的研究[D].电子科技大学,2015.
[2]姜岩,王颖. 硼热还原法制备六硼化镧粉末[J]. 辽宁化工,2010,39(09):904-905+908.  
[3]朱炳金. 六硼化镧薄膜的制备及发射特性的研究[D].电子科技大学,2008.