题名 | 金属硼酸盐、磷酸盐及硼酸磷酸盐新化合物的合成、结构及性能研究 |
作者 | 黄生世 |
答辩日期 | 2015-05-20 |
授予单位 | 中国科学院大学 |
授予地点 | 中国科学院新疆理化技术研究所 |
导师 | 潘世烈 |
关键词 | 硼酸盐 磷酸盐 硼酸磷酸盐 晶体结构 性能测试 |
学位名称 | 硕士 |
学位专业 | 材料工程 |
英文摘要 | 近年来,对含有B-O、P-O基团化合物的研究成为一个热点。这不仅是因为这些化合物具有丰富的结构化学,也因为它们常具有一系列优异的光学性能。例如,在B-O、P-O基团中,由于原子电负性相差较大,键长较短,从而使其有利于紫外光波的透过;这些化合物具有相对稳定的物理化学性能;这些化合物的带量能隙较大,从而使得其激光损伤阈值较高。本论文设计、合成出了五种含有B-O、P-O基团的化合物:Na2K2Ba(B9O15)2、APbPO4 (A = K, Rb, Cs)和LiPb4(BO3)(PO4)2,并对这些化合物的晶体结构、固相合成、性能表征及电子结构等进行了研究。1.以K2CO3和PbCl2为助熔剂,采用高温熔液法,第一次合成出了富硼的复合碱金属碱土金属四元硼酸盐化合物Na2K2Ba(B9O15)2。它结晶于单斜晶系P21/c(No. 14)空间群,晶胞参数为a = 8.493(8) Å,b = 8.540(9) Å,c = 17.102(16) Å,β = 90.453(11)°,Z = 2,V = 1240(2) Å3。晶体结构中,三个[B3O7]5-基团通过共享氧原子形成[B9O19]11-基团,[B9O19]11-基团再通过共享端基氧原子进一步连接,形成三维的[B9O15]3-框架结构,金属原子填充在空隙中。粉末XRD测试和差热热重测试表明,该化合物为非一致熔融化合物。加入助熔剂是生长该晶体的必要手段。计算结果表明,该化合物的光学性能主要决定于硼氧基团。2.采用高温熔液法,合成出了APbPO4(A表示碱金属原子)体系中的三个化合物APbPO4 (A = K, Rb, Cs)。这三种化合物结晶在同一个空间群Pnma(No. 62),但是它们的结构却并不全部同构。APbPO4 (A = K, Rb)同构,以RbPbPO4为例,它是通过[Pb1|Rb1O4]∞链与孤立的PO4四面体组成三维框架结构,Pb2|Rb2原子填在空隙中。而CsPbPO4的三维框架是由另一种[PbO4]∞链与孤立的PO4四面体组成,Cs原子填充在孔道中。UV-Vis-NIR漫反射光谱测试表明,这三个化合物的光学透止边分别在250,254,242 nm以下。3.通过统计分析和实验发现,化合物中[M/(B+P)]的比值对阴离子构型有很大影响,调控这个比值是合成新型硼酸磷酸盐化合物的有效方法。在Li2O-PbO-B2O3-P2O5体系中,通过调控[M/(B+P)]的比值,合成出了该体系第一个硼酸磷酸化合物LiPb4(BO3)(PO4)2。它结晶在Pbca(No. 61)空间群,晶胞参数为a = 12.613(13) Å,b = 6.551(7) Å,c = 25.36(3) Å,Z = 8,V = 2095(4) Å3。它的三维结构是由波浪状的二维[B2Pb8O18]∞层与[LiP2O8]∞链连接而成,其中BO3和PO4基团在结构中都是孤立存在的。计算结果表明,该化合物是一个直接带隙化合物。在波长在1064-350 nm范围内,它的双折射率在0.040~0.090之间。 |
公开日期 | 2015-06-15 |
内容类型 | 学位论文 |
源URL | [http://ir.xjipc.cas.cn/handle/365002/4238] ![]() |
专题 | 新疆理化技术研究所_材料物理与化学研究室 |
推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄生世. 金属硼酸盐、磷酸盐及硼酸磷酸盐新化合物的合成、结构及性能研究[D]. 中国科学院新疆理化技术研究所. 中国科学院大学. 2015. |
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