高压下碘氟互化物的晶体结构及性质的理论研究
发布时间：2021-06-23 05:21
在元素周期表中的第VIIA族元素,即卤族元素,可以形成卤素互化物,又称为卤素间化合物。以往对卤素互化物的研究主要集中于常压条件下的性质,直到2019年才利用粒子群优化的晶体结构分析方法（CALYPSO）预测了碘和氟互化物在高压下的结构,但是对于一氟化碘（IF）在高压下的结构并未确定。相对于常压研究而言,高压可使物质内部原子间的距离发生改变,从而使原子间电荷重新分布,改变晶体结构形成高压新相,从而使物质的结构发生相变,物质的物理性质可能随之改变,表现出在常压时所不具有的行为,从而为我们提供了一种进一步了解材料性质、解释常压现象的有效途径,并且为发现新现象、新规律、发展新理论提供了可能。因此,本文以碘和氟形成的IF为研究对象,对其高压结构及性质进行了研究。本论文首先利用基于粒子群优化算法的第一性原理计算方法的CALYPSO（Crystal structure AnaLYsis by Particle Swarm Optimization）晶体结构预测软件包,对高压下氟单质和碘氟互化物的晶体结构进行预测,找到其基态或亚稳态结构。利用VASP对预测到的结构进行结构优化,从而确定氟单质的高压相变...
【文章来源】：内蒙古民族大学内蒙古自治区
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１碘的高压结构??Ｆｉｇ．?１?Ｔｈｅ?ｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｉｏｄｉｎｅ．??
６?高压下碘氟互化物的晶体结构及性质的理论研究???温下分解为１２和ＩＦ３，ｗ不能将其分离出。直到Ｄｕｒｉｅ在１９５１年通过发射光谱ＩＦ分??子的存在才被确定１９６０年制得的ＩＦ３互化物稳定存在于－２８°Ｃ以下稍后，Ｃ１Ｆ５??也由Ｓｍｉｔｈ等人＇＿制得。??（ａ）?ｈ?＜ｄ）??４°４。漁ｍｉ??（ｅ）?＾?＜ｆ）?（ｇ）??图２几种已知的卤素互化物的常压晶体结构??Ｆｉｇ．２?Ａｍｂｉｅｎｔ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｅｖｅｒａｌ?ｋｎｏｗｎ?ｈａｌｏｇｅｎ?ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ??在常压条件下，已经在实验上合成的卤素互化物有１４种，其中给出实验上晶体??结构信息的仅有６种物质。ＩＦ７的空间群是而ＩＦ５的空间群是Ｃ２／ｃｗ）；?ＢｒＦ３??的空间群为（３＾２１［？，其晶格参数是〇?＝?５．３４人，６?＝?７．３５人，＾６．６丨人。（：旳温度达??到丨５３Ｋ时，它是空间群为Ｐｎｗａ的正交晶系，其晶格参数为《?＝?８．８ｌＡ，?６?＝?６．１〇Ａ，??ｃ?＝?４．５２?Ａｍ；在２５３?Ｋ时，ＣＩＦ３的空间群为／＾／ｃ＇?ｂＣｌ６?（即ＩＣｂ）的空间群为Ｐ－１Ｍ。??ＩＣ１的空间群是。我们根据总结的这六种卤素互化物的晶体结构信息，绘制了??如图２所示的晶体结构图，其中（ａ）图为ＩＦ７，?（ｂ）图为ＩＦ５，?（ｃ）图为ＢｒＦ３，?（ｄ）??图为ＩＣ１，?（ｅ）图为ＢｒＦ３，?（ｆ）和（ｇ）图分别为Ｃ１Ｆ３的两个结构Ｐｗｗａ和Ｐ２Ａ。??其中球的不同颜色代表不同原子，灰色为氟，绿色－Ｃｌ，棕色－Ｂｒ，紫色－１。??在此之前，卤素互化物在常压下的晶体结构及性质是研究的主
?内蒙古民族大学硕士学位论文?７??得到具有新结构、新性质的新型材料。Ｍ经调研，卤素互化物的高压研宄只有２０１９??年吉林大学的Ｄｏｎｇｂａｏ?Ｌｕｏ等人１＜６］用ＣＡＬＹＰＳＯ软件预测出了碘和氟形成的化合物在??高压条件下的晶体结构的这一研究工作。从图３的晶体结构随压力变化的相变图可以??看出，在常压条件下不能合成的ＩＦ１ｇ、在高压条件下是可以合成的，并且??确定了它们在高压下的晶体结构。同时也证明了碘的更高配位数的卤素互化物正８在??常压下不存在但在高压条件下是可以稳定存在的，并且确定了其高压下的晶体结构。??ＩＦ、ＩＦ３、丨Ｆ５和ＩＦ７四种化合物可以由碘和氟在常压下实验合成，其中不稳定的ＩＦ互??化物易在室温下分解为１２和ＩＦ３，直到Ｄｕｒｉｅ在１９５１年用发射光谱才鉴定了?ＩＦ分子??的存在Ｗ１。ＤｏｎｇｂａｏＬｕｏ等人并没有研究碘和氟丨配比的情况，我们计划利用??ＣＡＬＹＰＳＯ预测其常压亚稳结构以及高压结构相变。??｛ｂ）?＾?１?１?１?１?１?１?ｄ??ｐ－ｌ（Ｉ）?ｐ－ｌ（ＩＩ）?１??－１－?ｆｒｌｌｌｐｊ］ｌｌｌｌｌｌ??ＩＦｎ?＇?Ｐ－１??ｉＦ，〇?－?－??Ｒ－３??ｉｆ??８?Ａｅａ２?Ｐ２＇／ｍ??丨卜?Ｃ２；?ｃ?Ｐ—１?Ｐｍｍｎ??ＩＦ?＿?ＥＴｒ：：’ｉ?：??５?Ｐｎｍａ?Ｐ２ｌ／ｍ??－圓?？?＇?－??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＧＰａ）??图３碘氟的压力相变图??Ｆｉｇ．３?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｏｄｉｎｅ?ｆｌ
本文编号：3244317
【文章来源】：内蒙古民族大学内蒙古自治区
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１碘的高压结构??Ｆｉｇ．?１?Ｔｈｅ?ｈｉｇｈ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｏｆ?ｉｏｄｉｎｅ．??
６?高压下碘氟互化物的晶体结构及性质的理论研究???温下分解为１２和ＩＦ３，ｗ不能将其分离出。直到Ｄｕｒｉｅ在１９５１年通过发射光谱ＩＦ分??子的存在才被确定１９６０年制得的ＩＦ３互化物稳定存在于－２８°Ｃ以下稍后，Ｃ１Ｆ５??也由Ｓｍｉｔｈ等人＇＿制得。??（ａ）?ｈ?＜ｄ）??４°４。漁ｍｉ??（ｅ）?＾?＜ｆ）?（ｇ）??图２几种已知的卤素互化物的常压晶体结构??Ｆｉｇ．２?Ａｍｂｉｅｎｔ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｃｒｙｓｔａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｓｅｖｅｒａｌ?ｋｎｏｗｎ?ｈａｌｏｇｅｎ?ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｓ??在常压条件下，已经在实验上合成的卤素互化物有１４种，其中给出实验上晶体??结构信息的仅有６种物质。ＩＦ７的空间群是而ＩＦ５的空间群是Ｃ２／ｃｗ）；?ＢｒＦ３??的空间群为（３＾２１［？，其晶格参数是〇?＝?５．３４人，６?＝?７．３５人，＾６．６丨人。（：旳温度达??到丨５３Ｋ时，它是空间群为Ｐｎｗａ的正交晶系，其晶格参数为《?＝?８．８ｌＡ，?６?＝?６．１〇Ａ，??ｃ?＝?４．５２?Ａｍ；在２５３?Ｋ时，ＣＩＦ３的空间群为／＾／ｃ＇?ｂＣｌ６?（即ＩＣｂ）的空间群为Ｐ－１Ｍ。??ＩＣ１的空间群是。我们根据总结的这六种卤素互化物的晶体结构信息，绘制了??如图２所示的晶体结构图，其中（ａ）图为ＩＦ７，?（ｂ）图为ＩＦ５，?（ｃ）图为ＢｒＦ３，?（ｄ）??图为ＩＣ１，?（ｅ）图为ＢｒＦ３，?（ｆ）和（ｇ）图分别为Ｃ１Ｆ３的两个结构Ｐｗｗａ和Ｐ２Ａ。??其中球的不同颜色代表不同原子，灰色为氟，绿色－Ｃｌ，棕色－Ｂｒ，紫色－１。??在此之前，卤素互化物在常压下的晶体结构及性质是研究的主
?内蒙古民族大学硕士学位论文?７??得到具有新结构、新性质的新型材料。Ｍ经调研，卤素互化物的高压研宄只有２０１９??年吉林大学的Ｄｏｎｇｂａｏ?Ｌｕｏ等人１＜６］用ＣＡＬＹＰＳＯ软件预测出了碘和氟形成的化合物在??高压条件下的晶体结构的这一研究工作。从图３的晶体结构随压力变化的相变图可以??看出，在常压条件下不能合成的ＩＦ１ｇ、在高压条件下是可以合成的，并且??确定了它们在高压下的晶体结构。同时也证明了碘的更高配位数的卤素互化物正８在??常压下不存在但在高压条件下是可以稳定存在的，并且确定了其高压下的晶体结构。??ＩＦ、ＩＦ３、丨Ｆ５和ＩＦ７四种化合物可以由碘和氟在常压下实验合成，其中不稳定的ＩＦ互??化物易在室温下分解为１２和ＩＦ３，直到Ｄｕｒｉｅ在１９５１年用发射光谱才鉴定了?ＩＦ分子??的存在Ｗ１。ＤｏｎｇｂａｏＬｕｏ等人并没有研究碘和氟丨配比的情况，我们计划利用??ＣＡＬＹＰＳＯ预测其常压亚稳结构以及高压结构相变。??｛ｂ）?＾?１?１?１?１?１?１?ｄ??ｐ－ｌ（Ｉ）?ｐ－ｌ（ＩＩ）?１??－１－?ｆｒｌｌｌｐｊ］ｌｌｌｌｌｌ??ＩＦｎ?＇?Ｐ－１??ｉＦ，〇?－?－??Ｒ－３??ｉｆ??８?Ａｅａ２?Ｐ２＇／ｍ??丨卜?Ｃ２；?ｃ?Ｐ—１?Ｐｍｍｎ??ＩＦ?＿?ＥＴｒ：：’ｉ?：??５?Ｐｎｍａ?Ｐ２ｌ／ｍ??－圓?？?＇?－??０?５０?１００?１５０?２００?２５０?３００??Ｐｒｅｓｓｕｒｅ（ＧＰａ）??图３碘氟的压力相变图??Ｆｉｇ．３?Ｐｒｅｓｓｕｒｅ－ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｐｈａｓｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｏｄｉｎｅ?ｆｌ
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