不饱和金属多碳化物的高压反应研究

发布时间：2021-07-29 17:16

　　碳原子因键合方式的不同会形成不同维度的碳骨架化合物,当碳原子与少量金属元素结合在一起,又会形成各种带有金属独特性质的金属多碳化物。压力作为热力学中的一个基本变量,可以影响材料的微观结构、原子间距、电子自旋态等。高压可以使不饱和碳碳键之间发生聚合,形成饱和度更高的碳骨架化合物。在本文中,我们主要研究了单乙炔钠（NaC2H）、二茂镁（Mg（C5H5）2）、Gd@C82等几种不同类型的不饱和金属多碳化物。主要通过原位拉曼光谱、原位红外光谱、原位X射线衍射、原位交流阻抗谱和离位气相色谱-质谱联用仪等分析测试手段,研究其在高压下的相变、高压结构、电输运性能、聚合压力、反应阈值（聚合时的分子间原子距离）以及聚合产物等。金属乙炔盐的压力诱导聚合（Pressure Induced Polymerization,PIP）是一种新颖的方法,用于合成具有独特结构和性能的金属碳骨架材料。然而,双取代乙炔盐的聚合压力多为25 GPa甚至更高,如此高的压力限制了大规模的合成。因此,我们选用只带一个电荷的单取代乙炔钠进行研究,发现单乙炔钠在7GPa时发生了相变,并在14GPa时聚合,这是迄今为止所报道的乙炔化物聚合... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２．（ａ＞Ｃａ２Ｃ的热力学稳定结构

?不饱和金属多碳化物的高压反应研宄???现随着碳含量的增加，碳原子的连接程度也在增加。如高压下ＬｉＣ６会转变成三维的纳米泡??结构、二维的金刚石带状结构以及三维的金刚石网络结构１Ｗ。??１脑??图１．２．（ａ＞Ｃａ２Ｃ的热力学稳定结构。（ｂ）Ｃａ３Ｃ２低压下的亚稳态结构。（ｃ）Ｃａ３Ｃ２高压下的热力学稳定结构。??（ｄ）ＣａＣ的热力学稳定结构。（ｅ）ＣａＣ高压下的热力学稳定结构。（ｆ）Ｃａ２Ｃ３在２８ＧＰａ时的结构［１８］。??卜４?８隱麵??—Ｓ?—■＾一?卜?〇?〇?°?〇?°??６?〇?〇?〇?〇?〇?ｃ?］?＾?＾??＊?〇〇?〇〇?〇?〇？－？？?〇?ｏｏ?＜ｘｊ??ｉｒｂ?．Ｃ?ｖ?Ｏ?Ｏ?Ｃ?＾??ａ）?Ｌｉ２Ｃ２，?Ｃｍｃｍ，?４０?ＧＰａ?ｂ）?Ｌｉ２Ｃ３，?Ｃｍｃｍ，?４０?ＧＰａ??〇〇?ＣＫ？—〇？?００－００??＾?＾?＾?ｂ?．．?ｏ?？？？－？？?〇?６??，?００－００?ＯＯ—？？??ｃ＾ｂ?〇ｏ－＾ｃ?０?〇？?：：〇〇〇〇?ｃ?〇〇?〇?Ｃ．??ａ?〇?〇?〇?〇?〇？－＜？？?〇？?Ｏ?００－００?〇?〇?〇〇－０？??ｃ）?Ｌｉ２Ｃ２，／ｍｍ２，?４０?ＧＰａ?ｄ）?Ｕ３Ｃ４，?Ｉｍｍｍ，?４０?ＧＰａ??图１．３．预测得到的锂－碳二元体系在４０?ＧＰａ时的含碳纳米带结构［１９］。??５??

，我们课题组运用??高分辨气相色谱－质谱联用技术分析了退压产物与水发生反应的气体与液体产物。发现除??了?乙炔外，还有?Ｃ３Ｈ４，?Ｃ５Ｈ６，?Ｃ５Ｈ４，?Ｃ６Ｈ８，?Ｃ６Ｈ６，?Ｃ６Ｈ４，?Ｃ８Ｈ７，?（：１２托２，?Ｃｉ２Ｈｈ），Ｃ１２Ｈｉ４等链状、环??状烯烃，第一次证实了乙炔盐在高压下的聚合反应。进一步定量地分析产物中苯与乙炔的??相对含量，证明实验条件下乙炔钙不可逆聚合转化率不低于１１％。该结果也被分子动力学??模拟进一步证实：３０ＧＰａ乙炔钙聚合得到链状和带状两种结构模型（图１．４）?［２＼??３?＊?？?ｂ?，??：?＞?：ｒｒ＾ｉ??广?ｊ?Ｌ??ｘ?Ｉ?．?？?／？??广」ｚ?ＣＤ：，：?：？??图１．４．分子动力学方法模拟得到的ＣａＣ２在３０?ＧＰａ下的（ａ）链状，（ｂ）带状结构。为了清楚起见，此处省??略了钙离子［２３］。??６??

【参考文献】：
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本文编号：3309732