卤素铅硼酸盐及碱金属复合硼酸盐化合物的合成、结构及性能研究

发布时间：2019-08-19 10:28

【摘要】：本论文研究内容分为三部分:第一部分是对PbO-H_3BO_3-PbX_2(X=F,Cl,Br)三元体系分别进行了探索,采用高温熔液法生长出系列(卤素)铅硼酸盐晶体;第二部分是一种新的溴氧合铅硼酸盐晶体,[(O_2Pb_3)_2(BO_3)]Br的合成、结构及性能研究;第三部分是一种新的碱金属复合硼酸盐晶体,K_3CsB_(20)O_(32)的合成、结构及性能研究。1.通过调整反应物PbO,H_3BO_3及PbX_2(X=F,Cl,Br)三者的比例,采用高温熔液法对PbO-H_3BO_3-PbX_2(X=F,Cl,Br)三元体系分别进行了探索,生长出系列(卤素)铅硼酸盐晶体,其中首次获得了一种溴氧合铅硼酸盐晶体,[(O_2Pb_3)_2(BO_3)]Br。2.化合物[(O_2Pb_3)_2(BO_3)]Br结晶于正交晶系,空间群为Cmcm(No.63),晶胞参数为:a=9.5748(8)?,b=20.841(2)?,c=5.7696(5)?,Z=4。在[(O_2Pb_3)_2(BO_3)]Br的晶体结构中含有OPb_4和BO_3基本结构单元,其中OPb_4四面体共边连接形成一维∞~1[O_2Pb_3]双链结构,BO_3基团通过共享氧原子与∞~1[O_2Pb_3]双链连接形成二维∞~2[(O_2Pb_3)_2(BO_3)]层状结构,Br原子位于层间,从而构成了[(O_2Pb_3)_2(BO_3)]Br的整体结构。最后,利用高温固相反应法获得其纯相粉末,并对其光学以及热学性能进行了研究。3.采用高温熔液法,首次生长出一种新的碱金属复合硼酸盐晶体,K_3CsB_(20)O_(32),该晶体结晶于正交晶系,空间群为Pbca(No.61),其晶胞参数为a=7.5090(10)?,b=11.8078(16)?,c=14.775(2)?,Z=2。K_3CsB_(20)O_(32)晶体结构可描述为B_5O_(10)基团沿b轴方向连接形成K_3CsB_(20)O_(32)的∞~3[B_5O_8]三维框架结构,K/Cs原子填充在闭合孔道中,构成了K_3CsB_(20)O_(32)的整体结构。最后,利用高温固相反应法获得其纯相粉末,并对其光学以及热学性能进行了研究。
【图文】：

化合物,多面体,键长

3)Br 整体结构 (如图 3.2g)。图3.3 化合物[O2Pb3]2(BO3)Br中Pb原子的配位环境（虚线代表弱键；实线代表强键）Fig 3.3 The coordination environments of the Pb atoms in [O2Pb3]2(BO3)Br(The dotted lines represent the weak bond and the solid lines represent the strong bonds)在化合物 [O2Pb3]2(BO3)Br 的一个不对称单元中，，四种配位环境不同的 Pb 原子形成的畸变多面体分别为：Pb(1)O4、Pb(2)O4、Pb(3)O3Br3和 Pb(4)O3Br 多面体 (如图3.3)。其中，Pb(1)O4多面体中 Pb(1)-O 键长较长均为 2.324(10) ；Pb(2)O4多面体中的 Pb(2)-O 键长较长均为 2.364(11) ；Pb(3)O3Br3多面体中含有三条较短的 Pb(3)-O键 (键长范围为 2.20(2)-2.263(10) ) 和三条较长的 Pb(3)-Br 键 (键长范围为3.416-3.848 )；Pb(4)O3Br 多面体中有两条短键 ( Pb(4)-O(1) 键长为 2.276(10) ) 和一条中等长度的键 ( Pb(4)-O(2) 的键长为 2.408(10) ) 及一条长键 (Pb(4)-Br 键长为3.289 )。这些多面体通过共顶点或共边连接形成三维网络结构。从表 3-2 中可知，四个 Pb 原子计算的键价都比较合理，这也间接证明了 [O2Pb3]2(BO3)Br 结构的正确性。

四面体,化合物,衍生物,原子

嗑囡斐闪讼嗔诘挠邢?zweier 链首尾错位相连 (如图 3.4a)。在化合物 2中的∞1[O2Pb3] 带可以看作是化合物 1 中两个∞1[OPb2] 链互相咬合而成 (如图3.4b)，层与层之间全部靠 Br 原子相连。在化合物 3 中，通过位置调节，OPb4四面体被成排的 Br 原子取代，而呈现线性∞1[O2Pb3] 双链结构，Br 原子位于相邻的∞1[O2Pb3] 双链之间 (如图 3.4c)。3.5 光学性质测试3.5.1 红外光谱
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O611

【参考文献】