过渡金属氮化物往往具有非常优异物理化学性质，例如：高硬度、耐磨性、高熔点、超导电性、优异的磁学性质以及光致发光特性等。然而，等化学计量比的过渡金属氮化物很难被合成，这是因为过度金属氮化物在合成的时候热力学不利的。高压固相反应能够很好的避免高温下已经合成的氮化物进行分解。

该项目课题组成功利用高温高压法合成了一系列的过渡金属氮化物，这些过渡金属氮化物都表现出了优良的物理化学性质，并且可应用于工业生产以及新性能的研究当中。

申请人介绍

项目申请人一直从事钨氮化物和钨硼化物的合成和性质的研究。其中主要利用高温高压方法对样品进行合成并且对样品进行各种性质的表征，借助第一性原理计算进行性质机理的解释。期间打下了扎实的实验和理论基础，掌握了相关领域的研究技巧和方法，积累了大量的实验经验，掌握了计算所需程序的使用方法。

项目申请人一年来发表了4篇相关领域SCI论文。目前已经利用高氮相分解的方法制备了岩盐矿结构中最硬的过渡金属氮化物c-WN，并且创新的成功的合成了六角相的一氮化钨δ–WN（如下图）。这两种物质都为块体材料并都表现出了非常优异的硬度和导电性。

核心技术

常用的制备过渡金属氮化物的方法所得到的产物中含有杂质并且大部分产物都是以非等化学计量比的形式存在的，对物理化学性质的测量有很大的影响，并且合成的产物都是以粉末形式存在的，很难对样品的力学性能进行测量。利用常规方法不能合成高质量的过渡金属氮化物的主要原因是过渡金属氮化物在合成的过程中具有热力学不稳定的特点，在高温反应的过程中已经合成的过渡金属氮化物同时又在分解。

因此，抑制已经合成的过渡金属氮化物的分解是合成等化学计量比的过渡金属氮化物的关键。最近，高温高压固相反应法被成功的用来合成过渡金属氮化物，并且证明高压是一种有效的抑制已经合成的过渡金属氮化物分解的方法。但是，此种方法合成的样品需要进行提纯处理，得到的产物大多数也是以粉末的形式存在的。所以，发现新的制备方法来获得高质量块体材料的过渡金属氮化物对探究其力学性能及物理化学性能有重要的意义。

市场分析

过渡金属氮化物已被广泛用于金属保护涂层、催化材料以及切削加工材料等领域。但高品质的过渡金属氮化物的制备一直是工业应用中急需要解决的一个难题。常规的过渡金属氮化物的制备方法所制备的过渡金属氮化物大多是混合物，而且生成的产物大多是非等化学计量比的，很大程度上影响了过渡金属氮化物的性质。通过常规方法制备过渡金属氮化物的另一个弊端就是合成过程中产生很多工业尾气，排放到空气中会产生空气污染。这些常规方法得到的产物大多是粉末状的材料或者是薄膜状不纯的材料，无法对很多有用的物理化学性质进行测试。

制备纯相的块体过渡金属氮物有利于发现其优良的物理化学特性。过渡金属氮化物中还有很多新相没有合成出来，因此，探究新的合成过渡金属氮化物的方法是急需要解决的问题。