氮化铝 | 24304-00-5

• 物质功能分类: 无机化工 - 无机盐 - 氢化物、氮化物、叠氮化物
• 分子结构分类: 无机化合物 - 混合金属/非金属化合物 - 后过渡金属有机物
• 中文名称: 氮化铝
• 中文别名: 氮化铝/纳米氮化铝
• 英文名称: aluminum nitride
• 英文别名: aluminium nitride；azanylidynealumane
• CAS: 24304-00-5
• 化学式: AlN
• 分子量: 40.9882
• InChiKey: PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N

物化性质

• 熔点：
  >2200 °C (lit.)
• 密度：
  3.26 g/mL at 25 °C (lit.)
• 溶解度：
  溶于无机酸。
• LogP：
  0 at 25℃
• 物理描述：
  DryPowder

计算性质

• 辛醇/水分配系数(LogP)：
  -0.37
• 重原子数：
  2
• 可旋转键数：
  0
• 环数：
  0.0
• sp3杂化的碳原子比例：
  0.0
• 拓扑面积：
  23.8
• 氢给体数：
  0
• 氢受体数：
  1

ADMET

代谢

铝通过口服或吸入暴露的吸收情况很差，基本上不通过皮肤吸收。铝的生物利用度受到铝化合物的影响，以及饮食成分的存在，这些成分可以与铝形成络合物，增强或抑制其吸收。铝在血液中与各种配体结合，并分布到每个器官，其中在骨骼和肺组织中的浓度最高。在生物体中，铝被认为存在四种不同形式：作为自由离子，作为低分子量络合物，作为物理结合的大分子络合物，以及作为共价结合的大分子络合物。吸收的铝主要通过尿液排出，其次是在胆汁中，而未吸收的铝则通过粪便排出。(L739)

Aluminum is poorly absorbed following either oral or inhalation exposure and is essentially not absorbed dermally. The bioavailability of aluminum is strongly influenced by the aluminum compound and the presence of dietary constituents which can complex with aluminum and enhance or inhibit its absorption. Aluminum binds to various ligands in the blood and distributes to every organ, with highest concentrations found in bone and lung tissues. In living organisms, aluminum is believed to exist in four different forms: as free ions, as low-molecular-weight complexes, as physically bound macromolecular complexes, and as covalently bound macromolecular complexes. Absorbed aluminum is excreted principally in the urine and, to a lesser extent, in the bile, while unabsorbed aluminum is excreted in the faeces. (L739)

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 毒性总结

铝的主要靶器官是中枢神经系统和骨骼。铝与饮食中的磷结合，并影响胃肠道对磷的吸收。体内磷负荷的减少会导致骨软化（由于骨骼矿化缺陷导致的骨质疏松）和佝偻病。铝的神经毒性被认为涉及多种机制。细胞骨架蛋白功能的变化，如磷酸化、蛋白水解、运输和合成的改变，被认为是其中一个原因。铝可能通过影响血脑屏障的通透性、胆碱能活性、信号转导途径、脂质过氧化以及损害神经元谷氨酸一氧化氮-环磷酸鸟苷酸途径，以及由于类似的配位化学性质和随后的竞争性相互作用，干扰必需微量元素的代谢，从而诱导神经行为效应。有研究表明，铝与雌激素受体的相互作用增加了雌激素相关基因的表达，从而促进了乳腺癌的进展（A235），但研究尚未能够建立铝与乳腺癌风险增加之间的明确联系（A15468）。某些铝盐通过激活炎症小体来诱导免疫反应。（L739, A235, A236）

The main target organs of aluminum are the central nervous system and bone. Aluminum binds with dietary phosphorus and impairs gastrointestinal absorption of phosphorus. The decreased phosphate body burden results in osteomalacia (softening of the bones due to defective bone mineralization) and rickets. Aluminum's neurotoxicity is believed to involve several mechanisms. Changes in cytoskeletal protein functions as a results of altered phosphorylation, proteolysis, transport, and synthesis are believed to be one cause. Aluminum may induce neurobehavioral effects by affecting permeability of the blood-brain barrier, cholinergic activity, signal transduction pathways, lipid peroxidation, and impair neuronal glutamate nitric oxide-cyclic GMP pathway, as well as interfere with metabolism of essential trace elements because of similar coordination chemistries and consequent competitive interactions. It has been suggested that aluminum's interaction with estrogen receptors increases the expression of estrogen-related genes and thereby contributes to the progression of breast cancer (A235), but studies have not been able to establish a clear link between aluminum and increased risk of breast cancer (A15468). Certain aluminum salts induce immune responses by activating inflammasomes. (L739, A235, A236)

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 致癌物分类

未列入国际癌症研究机构(IARC)名录。国际癌症研究机构将铝生产归类为对人类致癌(第1组)，但并未将铝本身视为人类致癌物。(L135)有人提出铝制抗汗剂的使用与乳腺癌风险增加之间存在关联(A235)，但研究并未能确立明确的联系(A15468)。

Not listed by IARC. IARC classified aluminum production as carcinogenic to humans (Group 1), but did not implicate aluminum itself as a human carcinogen. (L135) A link between use of aluminum-containing antiperspirants and increased risk of breast cancer has been proposed (A235), but studies have not been able to establish a clear link (A15468).

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 健康影响

铝针对神经系统，导致神经系统性能下降，并与血脑屏障功能改变有关。体内铝的积累可能导致骨骼或脑部疾病。高水平的铝与阿尔茨海默病有关。少数人对铝过敏，在接触或摄入含有铝的产品时，会经历接触性皮炎、消化紊乱、呕吐或其他症状。

Aluminum targets the nervous system and causes decreased nervous system performance and is associated with altered function of the blood-brain barrier. The accumulation of aluminum in the body may cause bone or brain diseases. High levels of aluminum have been linked to Alzheimer's disease. A small percentage of people are allergic to aluminium and experience contact dermatitis, digestive disorders, vomiting or other symptoms upon contact or ingestion of products containing aluminium. (L739, L740)

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 暴露途径

口服（L739）；吸入（L739）

Oral (L739) ; inhalation (L739)

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

毒理性

• 症状

吸入铝尘会导致咳嗽和胸部X光异常。一小部分人对铝过敏，在接触或摄入含有铝的产品时，会经历接触性皮炎、消化系统紊乱、呕吐或其他症状。

Inhalating aluminum dust causes coughing and abnormal chest X-rays. A small percentage of people are allergic to aluminium and experience contact dermatitis, digestive disorders, vomiting or other symptoms upon contact or ingestion of products containing aluminium. (L739, L740)

来源:Toxin and Toxin Target Database (T3DB)

安全信息

• TSCA：
  Yes
• 危险等级：
  4.1
• 危险品标志：
  Xi
• 安全说明：
  S26,S37/39
• 危险类别码：
  R36/37/38
• WGK Germany：
  3
• 海关编码：
  28500090
• 危险品运输编号：
  UN3178
• RTECS号：
  BD1055000
• 包装等级：
  II
• 危险类别：
  4.1
• 危险标志：
  GHS05,GHS07
• 危险性描述：
  H314,H335
• 危险性防范说明：
  P261,P280,P305 + P351 + P338,P310

制备方法与用途

根据提供的信息，氮化铝（AlN）具有多种优异的性能和广泛的应用领域。以下是主要的应用方向：

1. 电子器件散热：

   • 氮化铝因其优秀的导热性被广泛应用在半导体芯片、LED灯以及其他高功率电子元件中作为散热材料。
   • 可用于CPU与散热器之间的填隙，提高热传递效率。

2. 金属熔铸和铸造：

   • 由于其良好的耐热冲击性能以及抗熔融金属腐蚀的能力，氮化铝成为制造纯铁、铝或铝合金的理想的坩埚材料。
   • 在熔炼过程中保护金属不受污染，并提供均匀的温度分布。

3. 导热硅胶与环氧树脂：

   • 纳米复合导热硅胶和导热环氧树脂产品利用了氮化铝的高导热特性，适用于电子元器件的散热应用。
   • 填充材料间的空隙以增加接触面积，提高散热效果。

4. 润滑油添加剂：

   • 作为一种纳米级无机陶瓷粒子添加到汽车机油中，可以显著改善发动机内部零件之间的摩擦性能。
   • 形成保护膜降低磨损，延长机械寿命。

5. 其他应用领域：

   • 化学气相沉积技术中用作催化剂或前驱体材料；
   • 作为热障涂层、结构陶瓷以及功能陶瓷等材料使用。

综上所述，氮化铝凭借其独特的物理化学性质，在电子制造、金属加工等多个行业发挥着重要作用。随着纳米技术的进步及其制备方法的不断改进，未来氮化铝的应用范围还将进一步扩大。

反应信息

• 作为反应物：
  描述：

  氮化铝 生成 水铝矿
  参考文献：
  名称：

  CHANCHANI, R., CERAM. SUBSTRATES AND PACKAG. ELECTRON. APPL.: PROC. INT. SYMP. CERAM. SU+

  摘要：

  DOI：
• 作为产物：
  描述：

  氨 生成 氮化铝
  参考文献：
  名称：

  SIOSAKI, TADASI, KOGE DZAJRE, 36,(1988) N0, S. 22-27

  摘要：

  DOI：

文献信息

• Perturbation in the C 3Π(v′ = 1) state of A1N studied by laser spectroscopy
  作者：Maarten Ebben、J.J. ter Meulen

  DOI：10.1016/0009-2614(91)85021-n

  日期：1991.2

  We report the LIF spectrum of the C 3Π(v′ = 1) ← X 3Π(v′′=0) transition in the A1N molecule. Laser vaporization in combination with supersonic expansion and laser-induced fluorescence are used to produce an detect the A1N molecules. The molecular constants and electronic lifetimes of the C state are determined. Predissociation and an accidental perturbation are discussed and compared to an ab initio

  我们报告的C的LIF光谱3 Π（v '= 1）←X 3 Π（v '= 0）的A1N分子转型。激光汽化结合超音速膨胀和激光诱导的荧光被用于产生A1N分子检测物。确定了C态的分子常数和电子寿命。讨论了预离解和意外扰动，并将其与电子态的从头算势进行了比较。
• Lee, Kyung-Jae; Ahn, Do-Hwan; Kim, Yong-Seog, Journal of the American Ceramic Society, 2000, vol. 83, # 5, p. 1117 - 1121
  作者：Lee, Kyung-Jae、Ahn, Do-Hwan、Kim, Yong-Seog

  DOI：——

  日期：——
• Hot pressing and α-β′ phase transformation of compositions corresponding to β′-sialons
  作者：Miroslav Haviar、Poul Lenvig Hansen

  DOI：10.1007/bf03372192

  日期：1990.2
• Shin, Jason; Ahn, Do-Hwan; Shin, Mee-Shik, Journal of the American Ceramic Society, 2000, vol. 83, # 5, p. 1021 - 1028
  作者：Shin, Jason、Ahn, Do-Hwan、Shin, Mee-Shik、Kim, Yong-Seog

  DOI：——

  日期：——
• TATIKA, MASAXIKO;FUKUDA, TAKAO
  作者：TATIKA, MASAXIKO、FUKUDA, TAKAO

  DOI：——

  日期：——