ITTO20080962A1 - Procedimento per la produzione di boro elementare, opzionalmente drogato - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Procedimento per la produzione di boro elementare, opzionalmente drogato"

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un procedimento per la produzione di boro elementare amorfo, particolarmente idoneo per la produzione di boro drogato.

Industrialmente, il boro à ̈ ottenuto prevalentemente attraverso la reazione magnesio-termica, facendo reagire un metallo riducente con un composto del boro in una delle sue forme ossidate, alternativamente attraverso la decomposizione termica dei diborani e/o degli alogenuri di boro con idrogeno. La prima reazione porta ad un boro amorfo con grado di purezza inferiore al 98% ed il secondo metodo fornisce un boro cristallino ad elevato grado di purezza.

In commercio à ̈ possibile reperire boro sia amorfo che cristallino, con una purezza variabile con granulometrie generalmente non inferiori alla scala micrometrica. Il boro disponibile in commercio à ̈ un elemento con numerose applicazioni industriali, tra cui si possono citare impieghi allo stato elementare in semiconduttori, vetri, disossidante nella produzione di acciai e leghe speciali. Composti del boro trovano impiego come abrasivi, assorbitori di neutroni, refrattari, inneschi di airbag, propellente per razzi, sbiancanti, catalizzatori, disinfettanti. Particolarmente importante à ̈ l'impiego del boro come superconduttore nella forma di diboruro di magnesio (MgB2).

Tenuto conto delle importanti applicazioni del diboruro di magnesio come superconduttore, à ̈ di particolare interesse l'identificazione di procedimenti produttivi che permettono di ottimizzare le sue proprietà superconduttive.

La sintesi della fase MgB2à ̈ stata effettuata in varie condizioni, tutte caratterizzate dalla reazione tra il magnesio in forma solida, vapore o in fase liquida con polveri di boro. In ogni caso, il processo di formazione della fase di MgB2, a causa della grande differenza di punto di fusione tra i due elementiprecursori, avviene per intercalazione del magnesio nei piani del B. Peraltro, à ̈ noto che le proprietà di un superconduttore sono fortemente dipendenti dall'ordine a breve ed a medio range di distanza della struttura reticolare della fase. In particolare, un disordine ottimale a breve range determina un più alto valore dei campi critici (Hc), mentre il disordine ottimale a medio range influenza positivamente la corrente critica del superconduttore, accrescendone la forza di pinning. Nei superconduttori tradizionali, queste due diverse tipologie di disordine sono ottenute mediante processi metallurgici e mediante la deformazione a freddo, per esempio attraverso la formazione di leghe sostituzionali o interstiziali. Ciò à ̈ relativamente semplice da attuare, trattandosi di precursori e prodotti finali metallici; à ̈ risultata tuttavia evidente la difficoltà di replicare tali metodologie nel caso del MgB2, per le motivazioni sopra citate.

Un primo scopo dell'invenzione à ̈ quello di fornire un procedimento che consente di costruire nel reticolo del boro difetti ottimali a breve e medio range, lasciandoli immutati dopo la formazione della fase. Un ulteriore scopo dell'invenzione à ̈ fornire un procedimento che consente di ottenere boro elementare con migliorate proprietà, particolarmente al fine del suo impiego per la produzione di diboruro di magnesio dotato di migliorate proprietà superconduttive, nella regione degli alti campi magnetici (5-10T). Si intende che il boro ottenuto a seguito dell'invenzione può essere utilizzato in tutte le applicazioni in cui il boro à ̈ coinvolto in una reazione allo stato solido (o parzialmente), come nel caso del MgB2, quindi quando sono coinvolti precursori con elevata differenza di punto di fusione.

Il procedimento secondo l'invenzione conduce alla produzione di boro amorfo in particelle, preferibilmente di dimensione nanometrica (boro nanostrutturato). US 2006/0165577 descrive un procedimento che porta alla produzione di ossido di boro o suoi derivati ad elevata area superficiale, mediante un processo di solubilizzazione di ossido di boro o acido borico in acqua e liofilizzazione o essiccazione supercritica. Tale processo à ̈ tuttavia finalizzato alla produzione di un ossido di boro destinato all'impiego come mezzo per immagazzinare idrogeno, da impiegarsi come combustibile.

Un altro scopo dell'invenzione à ̈ quello di fornire un procedimento idoneo alla produzione industriale del boro drogato.

Il boro drogato non à ̈ di fatto reperibile in commercio e si rende necessario prepararlo in laboratorio. Il boro drogato non à ̈ un target appetibile per le industrie che lo producono, vista la varietà di droganti possibile e la complessità delle tecniche di drogaggio.

La tecnica di drogaggio del boro attraverso il "mechanical alloying" à ̈ improbabile, dato che l'elemento risulta praticamente secondo solo al diamante nella scala di Mohs (durezza 9.3), quindi la sua macinazione à ̈ difficoltosa da attuare. La natura chimica del boro e degli elementi droganti (C, SiC e più in generale elementi e composti ad alto punto di fusione) non consente la dispersione diretta; infatti, va considerato il loro scarso carattere metallico e la loro elevata temperatura di fusione (oltre 2076°C).

La via chimica indiretta, che considera la dispersione di un elemento o di un composto all'atto della sintesi magnesio-termica, partendo semplicemente dai precursori del boro cui si sia miscelato meccanicamente il dopante, non sembra realizzabile, non essendo sufficientemente garantita l'omogeneità chimica e difficilmente si può escludere la formazione di prodotti secondari indesiderati.

Come risulta dalla letteratura, la sintesi del boro, così come il suo drogaggio diretto ed indiretto, a seconda che sia allo stato elementare o già sotto forma di un suo composto, può essere svolta per via gas. Ciò si attua utilizzando miscele opportune di gas, in cui siano presenti gas riducenti(es H2), che contengano l'elemento dopante (es.CH4,anch'esso riducente)ed il boro in forma ossidata (es.BCl3); questa strada rispetto alla reazione magnesio-termica appare meno economica, dato che occorre estrarre il boro dai minerali, quindi ossidarlo per ottenere il composto gassoso che successivamente dovrà essere nuovamente ridotto. Inoltre, occorre considerare le condizioni di sicurezza e di igiene ambientale, dovendo lavorare con gas pericolosi (velenosi ed esplosivi) e potenzialmente inquinanti come il diborano (B2H6) ed alogenuri tipo BCl3, BF3ecc.. Per questi motivi, spesso si preferisce introdurre l'elemento drogante nel composto finale del boro, piuttosto che introdurlo già all'interno del precursore; questa strada, anche se più immediata, non assicura tuttavia risultati ottimali dal punto di vista dell'omogeneità.

Un altro scopo dell'invenzione à ̈ perciò quello di fornire un procedimento che consente l'introduzione sui siti reticolari del boro di elementi ad esso estranei e/o la dispersione controllata di molecole o di particelle di varia granulometria nella matrice di boro, in ciascuna possibilità essendo comunque garantita l'omogeneità chimica del prodotto finale, eseguendo un'adeguata manipolazione dei reagenti e dei prodotti ottenuti.

In vista degli scopi sopra citati, costituisce oggetto dell'invenzione un procedimento avente le caratteristiche definite nelle rivendicazioni che seguono.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del procedimento secondo l'invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione che segue.

Nei disegni annessi:

- la fig. 1 à ̈ un difrattogramma (radiation source: Cu Kα1, λ=1,5418Ǻ) che illustra un'analisi ai raggi X del boro, ottenuto mediante il procedimento secondo l'invenzione (curva a tratti) a confronto con boro commerciale (curva continua);

- la fig. 2a à ̈ una fotografia SEM a 30.000 ingrandimenti del boro ottenuto mediante il procedimento secondo l'invenzione;

- la fig. 2b à ̈ un diagramma che illustra la distribuzione granulometrica del boro della fig. 2a; - la fig. 3a à ̈ una fotografia SEM a 30.000 ingrandimenti di boro commerciale;

- la fig. 3b illustra la distribuzione granulometrica del boro commerciale della fig. 3a;

- la fig. 4a à ̈ una fotografia HRTEM di boro secondo l'invenzione;

- la fig. 4b à ̈ una fotografia HRTEM di boro commerciale;

- la fig. 5a à ̈ un'immagine SEM a 1000 X che illustra la dispersione di TiO2(particelle chiare) nella matrice di B2O3come ottenuta a seguito del procedimento secondo l'invenzione; e

- la fig. 5b à ̈ un particolare delle nanoparticelle di TiO2ad ingrandimento 66.000 X negli agglomerati della fig. 5a.

Il primo stadio del procedimento secondo l'invenzione consiste nella solubilizzazione di un precursore del boro in un suo stato ossidato in un solvente idoneo per la sua solubilizzazione. Come precursore ossidato si utilizza tipicamente l'acido borico o l'anidride borica, ma il procedimento non à ̈ da intendersi limitato a tali composti. Ad esempio il B2S3potrebbe essere convertito in anidride borica in acqua con eliminazione di acido solfidrico, così come i sali più o meno complessi dell'acido borico.

Il solvente più semplice da impiegarsi à ̈ acqua, particolarmente acqua demineralizzata o deionizzata, come l'acqua Millipore®. L'anidride borica, idratandosi a seguito della sua dissoluzione in acqua, dà luogo alla formazione di acido borico e per azione della solvatazione, le molecole saranno omogeneamente disperse in seno alla soluzione.

Allo scopo di minimizzare il volume di solvente, che negli stadi successivi del processo dovrà essere rimosso, l'operazione di dissoluzione può essere svolta vantaggiosamente ad una temperatura prossima a quella di ebollizione del solvente. I-noltre, à ̈ preferibile che la quantità di precursore utilizzato sia inferiore al limite di solubilità, al fine di evitare fenomeni di cristallizzazione, particolarmente durante il processo di trasferimento della soluzione nel liquido criogenico, descritto nel seguito.

Una volta ottenuta la completa solubilizzazione, la soluzione sarà congelata criogenicamente, al fine di ottenere particelle molto fini. Quest'operazione viene attuata mediante l'introduzione della soluzione in un liquido criogenico, preferibilmente in modo da ottenere una dispersione della soluzione nel liquido criogenico.

Preferibilmente, tale operazione viene effettuata mediante nebulizzazione all'interno del liquido criogenico, ad esempio mediante l'ausilio di una pistola a spruzzo che preleva la soluzione dal recipiente che la mantiene all'ebollizione e la travasa rapidamente nel recipiente contenente il liquido criogenico; il diretto contatto tra il nebulizzato ed il liquido crea un gelo di particelle finissime che rispecchiano la composizione della soluzione liquida e non consentono fenomeni di accrescimento e/o di segregazione nella fase solida.

Per questioni economiche, l'azoto liquido rappresenta un ottimo candidato per la funzione di congelamento criogenico, ma si intende che potranno essere utilizzati altri liquidi criogenici. Il quantitativo di liquido criogenico non dovrà esaurirsi fintantoché tutta la soluzione, mantenuta all'ebollizione, non sia stata trasferita; risultati ottimali sono ottenuti mantenendo il liquido criogenico in agitazione; entrambi gli accorgimenti sono mirati ad evitare la formazione di agglomerati.

Il processo di congelamento ha lo scopo di creare particelle molto fini della fase solida omogenea, in modo da massimizzare la superficie delle particelle e facilitare la sublimazione del solvente. Inoltre, se le particelle della fase congelata, sottoposte a liofilizzazione, hanno dimensioni fini, a maggior ragione le nanoparticelle alla fine della liofilizzazione risulteranno fini e porose.

Al termine del congelamento, occorre lasciar evaporare il liquido criogenico; quindi sarà possibile trasferire la massa solida dal recipiente alla camera di liofilizzazione e procedere con il processo di liofilizzazione. Tale processo à ̈ tipicamente svolto a temperatura di -50°C, o inferiore, avvalendosi di una camera refrigerante in grado di condensare il vapore del solvente di solubilizzazione sublimato dalla soluzione solida. La fase solida à ̈ posta in un adatto recipiente in comunicazione con la camera di condensazione ed entrambi i volumi sono sottoposti ad un vuoto dinamico, preferibilmente pari o uguale a 10<-3>mbar, ad esempio per mezzo di una pompa rotativa.

L'operazione di liofilizzazione può essere favorita da un'adeguata fonte di calore, come normalmente avviene nelle comuni liofilizzazioni industriali. Il processo di liofilizzazione à ̈ di per sé noto e non richiede ulteriori chiarimenti. A tal fine, si possono utilizzare comuni apparecchiature industriali disponibili; la liofilizzazione si basa sul principio di sublimazione, ossia il passaggio di stato diretto da solido a gas. Nel caso in cui il solvente sia acqua, la liofilizzazione viene effettuata mantenendo la pressione al disotto del valore di 4.58 Torr (mmHg) (pressione al punto triplo dell'acqua), riscaldando per accelerare il processo.

Il passaggio di stato solido-vapore garantisce il mantenimento delle condizioni di omogeneità create nella soluzione liquida, escludendo la possibilità che si verifichi la cristallizzazione dell'anidride borica con conseguente accrescimento incontrollato del suoi grani ed eventualmente provocando la segregazione delle sostanze droganti eventualmente introdotte nella soluzione di partenza.

Nella forma di attuazione del procedimento secondo l'invenzione che porta all'ottenimento di boro drogato, l'elemento o il composto drogante viene addizionato nello stadio di solubilizzazione del precursore ossidato del boro nel solvente utilizzato a tal fine. Possono essere utilizzati droganti solubili in tale solvente, ovvero droganti insolubili o anche una combinazione di droganti solubili e droganti insolubili.

Il termine di drogante solubile intende comprendere composti solubili nel solvente utilizzato che, a seguito dello stadio di riduzione, danno origine a boro drogato con uno o più degli elementi formanti il composto. Ad esempio, per la produzione di boro drogato con carbonio, à ̈ vantaggioso utilizzare, come droganti solubili i carboidrati, come amido, zuccheri e simili. Altri droganti solubili comprendono in generale tutte le molecole organiche ed inorganiche solubili contenenti gli elementi atti a drogare il boro. Un esempio può essere il carbonio.

Come droganti insolubili, si possono citare a titolo di esempio TiO2, SiC, polimetilsilani, e/o più in generale l'utilizzo di una qualunque molecola di natura inorganica insolubile in H2O che possa rappresentare un'inclusione particellare di dimensioni, concentrazione e ordine definiti all'interno dell'anidride borica. Nel caso di drogante insolubile, al fine di produrre una dispersione di particelle del drogante nel boro, si produce una dispersione colloidale del composto o dell'elemento drogante selezionato nella soluzione di precursore del boro (B2O3o H3BO3).

La concentrazione del drogante non à ̈ critica e può essere scelta in modo appropriato in funzione delle esigenze. Tipicamente, si utilizzano concentrazioni del composto o dell'elemento drogante in soluzioni che portano all'ottenimento di un boro drogato contenente percentuali dell'ordine di 0,1%-10% molare o atomico dell'elemento o composto dopante riferite al boro.

Nel caso di boro drogato per la produzione di diboruro di magnesio, à ̈ particolarmente vantaggioso per le finalità precedentemente evidenziate introdurre nella matrice del boro droganti, quali carbonio, SiC, B4C, TiB2, TiO2, polimetilsilani.

L'introduzione di un drogante non modifica le fasi successive di congelamento criogenico e liofilizzazione.

A seguito dello stadio di liofilizzazione, il prodotto così ottenuto viene sottoposto a riduzione per la formazione di boro elementare, opzionalmente drogato. La riduzione à ̈ preferibilmente effettuata a temperature sufficientemente basse, in atmosfera inerte o riducente, con l'utilizzo di magnesio come agente riducente. L'ossido di magnesio che si forma a seguito della riduzione di B2O3deve essere eliminato ed a tal fine si può eseguire una serie di lavaggi in ambiente acido, come da letteratura, seguiti da trattamenti termici.

Si intende tuttavia che la fase di riduzione può essere attuata con qualsiasi agente riducente noto per tale scopo.

Il procedimento secondo l'invenzione può quindi portare alla formazione di quattro possibili prodotti:

1) quando si sia utilizzata una soluzione del solo precursore solubile del boro, al termine della fase di liofilizzazione si ottiene come prodotto finale B2O3, estremamente fine e poroso da cui, a seguito dello stadio di riduzione chimica, si ottiene un boro nanostrutturato ed amorfo, tipicamente con una purezza compresa tra il 95% ed il 98%; la natura amorfa e la dimensione nanometrica delle particelle di boro così ottenuta à ̈ vantaggiosa, in quanto permette di minimizzare i tempi e le temperature di reazione in cui sia coinvolto il boro medesimo;

2) qualora si sia utilizzata una soluzione in cui à ̈ presente un elemento o composto solubile come drogante, ad esempio un composto solubile del carbonio, si ottiene, a seguito della riduzione, un boro nanostrutturato con alcuni suoi siti reticolari occupati dall'elemento drogante; il grado di sostituzione dipenderà dalla concentrazione del drogante introdotto; il boro nanostrutturato e drogato così ottenuto à ̈ particolarmente utile per migliorare ad esempio il campo critico superiore (Hc2) nella produzione di diboruro di magnesio;

3) nel caso in cui l'elemento o composto drogante impiegato sia insolubile, la matrice di boro nanostrutturato ottenuta a seguito dello stadio di riduzione conterrà disperso in forma di nanoagglomerati l'elemento drogante o il suo composto; il prodotto così ottenuto à ̈ particolarmente vantaggioso ad esempio per la variazione delle proprietà meccaniche di fibre di boro in materiali compositi.

4) infine, nel caso in cui si siano utilizzati droganti solubili ed insolubili nel solvente di dissoluzione del precursore del boro, il prodotto ottenuto à ̈ un boro nanostrutturato con la contemporanea presenza di elementi droganti su alcuni dei siti reticolari sostituiti e di nanoagglomerati dispersi nella matrice del boro; il prodotto così ottenuto à ̈ particolarmente utile ad esempio nella produzione del diboruro di magnesio, per migliorare le sue proprietà di trasporto, accrescendo contemporaneamente il valore di Hc2e della forza di pinning.

Con il termine di boro nanostrutturato, come utilizzato nella presente descrizione, si intende in generale un boro avente una dimensione particellare al disotto di 1 Î1⁄4m; tuttavia, la suddetta definizione non esclude la presenza di una ridotta quantità di particelle di dimensione superiore a 1 Î1⁄4m, ad esempio quantità inferiori al 5% in massa. Tipicamente, le polveri ottenute presentano una distribuzione granulometrica con dimensione inferiore a 200 nm, preferibilmente inferiore a 150 nm.

Il boro nanostrutturato, drogato e non drogato, così come il precursore (B2O3), ottenuto mediante il procedimento secondo l'invenzione può essere utilizzato come tale, ad esempio per fibre di boro meccanicamente rinforzate e airbag o per la produzione di composti del boro, quali il superconduttore diboruro di magnesio, ma anche per la produzione diretta di precursori di molti altri prodotti, tra cui in particolare:

- nitruro di boro (BN) nella forma esagonale (h-BN, α-BN, g-BN), il quale à ̈ ottenuto per nitridazione o ammonolisi del triossido di boro, quindi le forme polimorfiche che da questa derivano: nitruro di boro cubico (c-BN, β-BN, z-BN), boro nitruro policristallino (Pc-BN), amorfo (a-BN), white carbon fiber struttura analoga ai nanotubi di carbonio; questi composti sono utilizzati in varie applicazioni, tra cui lubrificanti, isolanti elettrici, catalizzatori in celle a combustibile (h-BN), abrasivi, dissipatori di calore (c-BN), film sottili, indurenti superficiali di leghe (Pc-BN), materiali compositi (white carbon fiber), dispositivi semiconduttori (a-BN);

- fosfato di boro (BPO4): ha enorme importanza industriale sia nella sintesi organica come catalizzatore che nell'industria del vetro per conferire particolari caratteristiche. Viene sintetizzato a partire da soluzioni di acido ortofosforico e acido borico disidratate a basse temperature (liofilizzazione) da cui viene poi cristallizzato per trattamento termico a 1000°C;

- carburo di boro o borocarburo (B4C): viene utilizzato nella produzione di utensili da taglio, rivestimenti per accrescere la resistenza all'usura e al graffio in strati sottili, in spessori maggiori si impiega per piastre balistiche, barriere protettive di veicoli, giubbotti antiproiettili, abrasivi, assorbitori di neutroni per reattori nucleari.

Tutti i composti citati rivestono ruoli fondamentali in reazioni chimiche e materiali di interesse industriale; per tutte queste reazioni à ̈ dunque importante avere precursori del B nanostrutturati ed eventualmente drogati. Trattandosi di composti utilizzati spesso come catalizzatori, devono essere il più fini possibile per presentare elevata superficie utile, così pure se usati sottoforma di composti precursori per la produzione di film sottili attraverso le tecniche di plasma spray deposition (PSD) e chemical vapor deposition (CVD).

Per la sintesi di MgB2con l'impiego del boro drogato o non drogato, ottenuto secondo l'invenzione, à ̈ preferibile la reazione allo stato solido tra magnesio e boro miscelati in rapporto stechiometrico. Preferibilmente, la reazione à ̈ svolta per un'ora alla temperatura di 760°C (velocità di rampa = 7°C/min) in atmosfera controllata, ciò per evitare l'ossidazione del prodotto. Tali condizioni risultano ad esempio ottimali per la produzione di 10 g di polvere, utilizzando un forno Lindberg modello 51442-R (4880 Watt) guidato da un'unità elettronica Lindberg modello 58114-P-B.

Esempio

Preparazione di 10 g di boro nanostrutturato e drogato carbonio allo 0,5% atomico

Si solubilizzano 138 g di ossido di boro (B2O3) in 1,2 litri d'acqua portati all'ebollizione, si aggiungono 0,1458 g di amido solubile, questo produce a processo ultimato di riduzione un boro nominalmente drogato allo 0,5% atomico sul boro. Mantenendo l'ebollizione si procede a nebulizzare la soluzione in circa 5 litri di azoto liquido (N2L). Il quantitativo di azoto necessario dipende dal tempo che si impiega a compiere il travaso della soluzione, quindi conviene usarne un eccesso e al termine si attende l'evaporazione dell'azoto.

La massa congelata criogenicamente, nella forma di polvere finissima, Ã ̈ introdotta negli adatti contenitori per eseguire la liofilizzazione.

In questo caso, la solubilizzazione del carbonio sottoforma di amido serve per ottenere una dispersione a livello atomico dello stesso elemento nel boro finale; in alternativa utilizzando nanoparticelle o microparticelle insolubili si crea una dispersione colloidale (di tali particelle) che darà origine, a processo ultimato, ad una dispersione di nano-micro particelle all'interno della matrice di boro. Diversamente, se si desidera produrre anidride borica pura si evita l'aggiunta del drogante.

Le nanopolveri di B2O3possono quindi essere mescolate al magnesio per ridurre l'ossido di boro ed ottenere il boro elementare amorfo e drogato ed eseguendo le procedure descritte in letteratura per svolgere la reazione metallotermica. Va precisato che trattamenti termici inadeguati, come elevate temperature e/o tempi di reazione troppo prolungati, l'uso di atmosfere ossidanti, possono degradare il prodotto della tecnica di criocongelamento e liofilizzazione.

La caratterizzazione del prodotto ottenuto mediante il procedimento secondo l'invenzione à ̈ stata effettuata attraverso diffrattometria a raggi X. Nella fig. 1 à ̈ mostrato il pattern del boro ottenuto mediante il procedimento secondo l'invenzione a confronto con boro amorfo reperibile da uno dei maggiori produttori di boro in Europa. Come si può osservare, a parità di massa l'intensità del boro commerciale à ̈ più alta, tenuto conto anche della presenza di picchi meno definiti per il boro secondo l'invenzione, si conclude che quest'ultimo presenta un maggior grado amorfo di quello commerciale, come verificato dall'analisi HRTEM. L'assenza di picchi estranei indica il buon grado di purezza del prodotto, quanto meno paragonabile a quello del prodotto commerciale.

La caratterizzazione morfologica al microscopio elettronico SEM (fig. 2a) e la determinazione della distribuzione granulometrica eseguita tramite indagine al microscopio elettronico hanno confermato la struttura nanometrica ed in particolare una dimensione granulometrica, generalmente inferiore a 200 nm. Il confronto con la morfologia e distribuzione granulometria di un boro commerciale (figg. 3a e 3b) rende evidente l'uniformità e la finezza delle polveri ottenute mediante il procedimento dell'invenzione.

Ai fini della caratterizzazione, un campione dello stesso boro à ̈ stato osservato al microscopio in trasmissione ad alta risoluzione (HRTEM) e confrontato con il boro commerciale; si à ̈ così evidenziata la sua effettiva natura amorfa, mentre il boro commerciale utilizzato a titolo di confronto si à ̈ rivelato policristallino; ciò si può osservare dalle frange reticolari delle figure di diffrazione nell'inserto nelle figg. 4a e 4b.

Le fotografie SEM delle figg. 5a e 5b sono relative ad un boro secondo l'invenzione, ottenuto con l'introduzione di particelle di biossido di titanio in fase di dissoluzione. Si osserva un'omogenea distribuzione del titanio e la natura nanometrica di TiO2.

Claims (11)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la produzione di boro elementare, opzionalmente drogato, caratterizzato dal fatto che comprende gli stadi di: a) solubilizzazione di un composto precursore ossidato del boro in un solvente atto alla sua solubilizzazione; b) congelamento della soluzione in un liquido criogenico ed evaporazione del liquido criogenico per convertire detta soluzione in forma particellare finemente suddivisa, evitando la precipitazione del soluto ; c) sublimazione del solvente di solubilizzazione mediante liofilizzazione per limitare la riaggregazione del soluto. d) riduzione con un agente riducente, per ottenere boro elementare amorfo in forma particellare.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, per la produzione di boro elementare drogato comprendente l'operazione di addizionare uno o più elementi o composti droganti nello stadio a) di solubilizzazione di detto precursore del boro.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui il drogante à ̈ solubile nel solvente di dissoluzione di detto precursore.
4. 4. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui detto drogante solubile à ̈ scelto dal gruppo che consiste di molecole organiche solubili nel solvente di dissoluzione in grado di apportare atomi di drogante sui siti del boro, quali i carboidrati.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 3, in cui detto drogante à ̈ un composto solubile nel solvente di dissoluzione di detto precursore che, a seguito dello stadio di riduzione d) e/o a seguito di trattamenti termici susseguenti detto stadio di riduzione, à ̈ suscettibile di generare la sostituzione, in alcuni siti reticolari del boro, di un elemento formante detto composto.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detto drogante à ̈ insolubile nel solvente di solubilizzazione di detto precursore del boro.
7. 7. Procedimento secondo la rivendicazione 6, in cui detto drogante à ̈ scelto dal gruppo che consiste di ossidi metallici, quali TiO2, diboruri metallici tipo TiB2, carburi di metalloidi o non metalli come SiC, B4C e polimetilsilani.
8. 8. Procedimento secondo la rivendicazione 7, in cui detti composti vengono dispersi uniformemente in una soluzione di tipo sol-gel.
9. 9. Procedimento secondo una qualsiasi delle riven dicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto stadio b) Ã ̈ effettuato mediante nebulizzazione o atomizzazione di detta soluzione nel liquido criogenico.
10. 10. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto stadio di riduzione d) Ã ̈ effettuato utilizzando magnesio come riducente.
11. 11. Impiego di boro elementare, opzionalmente drogato, come ottenibile mediante il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 a 11, per la produzione di diboruro di magnesio.