高压下多氮新相结构及聚合氮限域体系理论研究

发布时间：2021-03-23 06:40

　　随着社会的不断发展和进步,以及传统能源材料的匮乏,促使人们寻找新型高能量密度能源材料,以满足日益增长的能源需求。聚合氮作为潜在的高能量密度材料一直受到科学界的广泛关注。氮原子外层具有五个价电子（2s²2p³）,具有丰富的成键方式。高压下,氮分子（N₂）之间距离不断减小,N≡N三键逐渐解离,并重新键合为以单键键合的聚合氮结构。由于N-N单键(键能为160 kJ·mol^-1)、N=N双键(键能为418 kJ·mol^-1)和N≡N三键(键能为954 kJ·mol^-1)之间存在巨大的能量差,当聚合氮分解并重新形成无污染的氮气时,会放出大量的能量,使得聚合氮成为一种被人们寄予厚望的环保型高能量密度材料（HEDMs）。目前,关于聚合氮的研究主要面临两大难题:一是聚合氮的合成条件极为严苛（百万大气压和几千K的高温环境）,二是聚合氮只能稳定保存在高压的外界环境下。因此,如何降低聚合氮合成的温压条件,实现其温和可控的制备,并在室温常压条件下截获聚合氮结构是实现其应用的前提条... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：116 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

1300GPa下Na2He晶体结构示意图

第一章绪论3图1.2.2Na-Cl体系晶体结构示意图。(A)Pm3-NaCl7(B)Pnma-NaCl3(C)Pm3n-NaCl3(D)P4/mmm-Na3Cl,(E)P4/m-Na3Cl2,(F)Cmmm-Na3Cl2,(G)P4/mmm-Na2Cl,(H)Cmmm-Na2Cl,(I)Imma-Na2Cl,蓝色球和绿色球分别代表Na原子和Cl原子。高压是探索物质超导属性的重要手段，理论上利用晶体结构搜索方法发现了多种具有高超导转变温度的高压新相结构[34]。如大约在200GPa左右压力下获得的空间群为Im-3m、超导转变温度（Tc）大于200K的H3S高压结构[35-37]、150GPa高压下获得的Tc为276K的YH9、200GPa高压下获得的Tc为288K的LaH10以及400GPa的高压下获得的Tc为303K的YH10[38]。可以看出，随着高压科学的不断发展，人们对高压的认识不断深入以及在应用上的不断拓展，利用高压手段实现了超导转变温度（Tc）的不断刷新，逐渐向室温超导目标的无限逼近。图1.2.3高压下各相的晶体结构示意图。(a)H3S结构，(b)REH9结构，(c)REH10结构，其中稀土元素RE=Y，La等。图中黄色球代表S原子，粉色球皆代表H原子。图b和c中的大球代表RE稀土金属元素Y，La等。1.3聚合氮的研究进展具有丰富外层价电子的氮在高压下呈现出纷繁复杂的结构相。早在上个世纪

第一章绪论3图1.2.2Na-Cl体系晶体结构示意图。(A)Pm3-NaCl7(B)Pnma-NaCl3(C)Pm3n-NaCl3(D)P4/mmm-Na3Cl,(E)P4/m-Na3Cl2,(F)Cmmm-Na3Cl2,(G)P4/mmm-Na2Cl,(H)Cmmm-Na2Cl,(I)Imma-Na2Cl,蓝色球和绿色球分别代表Na原子和Cl原子。高压是探索物质超导属性的重要手段，理论上利用晶体结构搜索方法发现了多种具有高超导转变温度的高压新相结构[34]。如大约在200GPa左右压力下获得的空间群为Im-3m、超导转变温度（Tc）大于200K的H3S高压结构[35-37]、150GPa高压下获得的Tc为276K的YH9、200GPa高压下获得的Tc为288K的LaH10以及400GPa的高压下获得的Tc为303K的YH10[38]。可以看出，随着高压科学的不断发展，人们对高压的认识不断深入以及在应用上的不断拓展，利用高压手段实现了超导转变温度（Tc）的不断刷新，逐渐向室温超导目标的无限逼近。图1.2.3高压下各相的晶体结构示意图。(a)H3S结构，(b)REH9结构，(c)REH10结构，其中稀土元素RE=Y，La等。图中黄色球代表S原子，粉色球皆代表H原子。图b和c中的大球代表RE稀土金属元素Y，La等。1.3聚合氮的研究进展具有丰富外层价电子的氮在高压下呈现出纷繁复杂的结构相。早在上个世纪

【参考文献】：
期刊论文
[1]合成超级高能量密度材料途径的探索[J]. 于永忠.  中国工程科学. 1999(02)
[2]国外高能量密度材料与目标化合物CL—20的进展[J]. 关崇就,雷安华.  固体火箭技术. 1994(04)
[3]高能密度材料[J]. 石闻.  航空制造工程. 1994(03)

博士论文
[1]稀土氟化物高压结构相变和发光性能的研究[D]. 宫晨.吉林大学 2015



本文编号：3095341