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由于轻元素硼、碳、氮三元亚稳材料可能具有介于碳和氮化硼之间的优异性能,该类材料的研究已成为材料科学领域中一个重要的前沿课题。在本文中,我们以化学法制备的乱层石墨结构B-C-N为前驱物,在5.5 GPa,8001500℃条件下直接进行高温高压实验。采用X射线衍射（XRD）、X射线能谱（EDS）、透射电子显微镜（TEM）和电子能量损失谱（EELS）等分析手段对样品进行了结构和成分分析,分析结果表明:B-C-N化合物属于亚稳相,温度对其相组成有很大影响。在5.5 GPa压力下,温度为8001200℃时,随着温度的升高,B-C-N化合物的晶化程度逐渐提高,由乱层石墨结构转变为六方结构。在1200℃时,得到了晶粒细小、结晶较好的六方B-C-N化合物,同时样品开始发生相分解,样品中含有少量的六方BN和非晶C。当温度高于1400℃时,B-C-N化合物完全分解成了六方BN和石墨。以化学法制备的乱层石墨结构B-C-N为前驱物,使用羰基Fe粉为触媒,在5.5 GPa,15001600℃高温高压条件下合成了六方结构的BC2N化合物,其晶格常数为a=0.2487 nm、c=0.6637 nm。采用Materials Studio软件中CASTEP子模块推测了六方BC2N可能的结构,计算结果表明六方BC2N不会以h-BN结构堆垛方式存在,而是可能以石墨结构堆垛方式排列,并且N原子位于相邻层六角环的中心,其中最可能的是N原子位于相邻层六角环的中心、相邻层的B原子相对的堆垛结构。采用高温X射线衍射测定了六方BC2N的热膨胀。其测定结果表明:室温750℃范围内,随着温度的升高,六方BC2N化合物在a轴方向上呈现收缩趋势,平均晶格线热膨胀系数为aa=-8.76×10-7 K-1;在7501000℃范围内,则呈现膨胀趋势,平均晶格线热膨胀系数为aa=1.52×10-6 K-1。在室温1000℃范围内,在c轴方向上,始终呈现膨胀趋势,平均晶格线热膨胀系数为ac=35.86×10-6 K-1。采用非定温热重法和差示扫描量热法对六方BC2N的热氧化稳定性进行了研究。研究结果表明六方BC2N化合物的热氧化稳定性高于石墨,但低于h-BN。采用Kissinger和Ozawa法估算得到六方BC2N的表观氧化活化能分别约为223.57和231.48 kJ/mol。采用第一性原理研究了BB2CN晶体可能的层状结构和类六方金刚石结构。总能量计算结果表明AA堆垛的h-B2CN-IV和w-B2CN-I分别是层状和类六方金刚石结构中能量最低、最可能存在的结构。电子能带结构和态密度计算结果表明层状和类六方金刚石结构的B2BCN在费米能级处均没有带隙,具有金属性,其导电性主要在-B1-C-B1-C-链上。采用第一性原理研究了AA堆垛的层状结构BB2CN在高压下的相变,结果表明,AA堆垛的层状结构B2BCN要转变成高密度相需要很大的压力（≥500 GPa）,不加上高温及合适的触媒,合成出高密度相BB2CN是非常困难的。