碱土金属硼酸盐的合成、结构和性能的研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 林奇生 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 1998 |
| 授予单位 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 导师 | 程文旦 |
| 关键词 | 硼酸盐 无机氧化物 结构化学 物理化学 |
| 中文摘要 | 在无机氧化物固体材料领域中，研究硼酸盐的组成和结构与物理化学性能的关系具有特殊的吸引力。由于硼元素的配位方式的不同，硼酸盐的结构表现出非常丰富多彩和具有一引些异乎寻常的物理化学性能。作为功能材料，硼酸盐除在玻璃，陶瓷方面具有重要应用外，在光学材料方面表现出更具魅力的前景。它不仅具有优良的非线性光学效应，还可以掺入杂质元素，如稀土元素，从而制成荧光材料等。本论文完成的主要研究工作有：1 采用不同于文献的方法，即以氟化物或氟酸盐为起始原料，合成了三个碱土金属硼酸盐并对它们的单晶结构进行精修。这表明，用氟化物或氟硼酸盐为起始原料合成硼酸盐不仅是可能的，而且反应温度更低。对Mg_3(BO_3)_2晶体，我们给出了其标准空间群，R值修正到 R=0.0304；对Ca_2B_2O_5 和 Sr_2B_2O_5 晶体，R值分别修正到0.0560 和 0.0598，把Sr_2B_2O_5晶体的参数的精度提高了一个数量级。2 从合成得到的晶体中选择微结构单元M_2B_2O_5(M = Ca, Sr)作为理论研究模型,计算了原子态密度、电子能带结构和微结构单元线性极化率，并估算了晶体的平均折射率。从微结构单元的原子态密度和能带结构出发，研究了其线性极化率以及产生线性电极化率的源缘。结果表明，价带主要是（B_2O_5)~(4-) 阴离子基团中的B-O成键轨道的贡献，导带底部主要是金属阳离子轨道的贡献，而高能量区的导带主要是B-O反键轨道的贡献。研究了对线性极化率有贡献的态和轨道的性质，说明O~（2-）离子的2p轨道到金属阳离子的价轨道的电荷转移跃迁对线性极化率起主要的贡献作用。同时，计算了晶体的平均折射率随波长变化的色散曲线。3 通过助熔剂法，在SrO-Li_2O-B_2O_3-X（X为稀土氧化物或BaF_2）体系中首次合成了三个碱-碱土混合金属硼酸盐SrLi_4(BO_3)_2、SrLiBO_3和BaLiBO_3。SrLi_4(BO_3)_2 是SrO-Li_2O-B_2O_3体系中的第一个无心化合物，其结构可描述为 LiBO 层和LiSrBO层沿 c 方向交替堆积而成。SrLiBO_3 和BaLiBO_3属同系列化合物，它们结构相似，也可看成是层状结构，由碱土金属氧层和 LiO 层沿[101]方向交替堆积，B原子插在层与层之间起桥连作用。4 以氟化物、碳酸盐和硼酸为原料，合成了两个异碱土混合金属硼酸盐Ba_2Mg(BO_3)_2 和 Ba_2Sr(B_3O_6)_2，它们都是由阴离子层和阳离子层交替堆积的层状结构。Ba_2Sr(B_3O_6)_2 可看成是高温相Ba_2Sr(B_3O_6)_2 的 Ba(2) 位置为Sr替代所得到的。5 测定了 Ba_2Mg(BO_3)_2的激发和发射光谱，激发峰有两个，分别位于λ_(ex)=220nm(5.64eV) 和 275nm(4.51eV)处，发射峰位于λ_(em)=382nm 处。用量化计算法计算了它的电子结构和能带结构，解释了其激发峰产生的原因，并得到了激发峰波长的理论值。λ_(ex)=220 nm 的激发峰是电子从价带中的O~(2+)的p轨道理跃迁到导带中Mg~(2+) 的价轨道产生的，λ_(ex)=275nm 的激发峰是电子从价带中的O~(2+)的 p 轨道跃迁到导带中 Ba~(2+) 的价轨道产生的。计算所得两个激发身波长的理论值分别为 200nm(6.17eV) 和 230nm(5.38eV)。6 通过 BaF_2/Na_2CO_3/H_3BO_3 体系合成了一个氟硼酸盐 Ba_2(BF_4)_4，它的结构可描述为由BF_4形成的阴离子柱通过Ba-F键连成三维结构。在这个化合物中，B-F键的键长(1.49A)是迄今为止发现最长的。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-07 |
| 页码 | 89 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7418]  |
| 专题 | 福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 林奇生. 碱土金属硼酸盐的合成、结构和性能的研究[D]. 中国科学院福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 1998. |
入库方式： OAI收割
来源：福建物质结构研究所
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