含bi或含pb的硼酸盐晶体的探索合成及结构性能研究

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1、摘要本论文以探索新型硼酸盐材料为目的，采用高温溶液法合成了四种新型硼酸盐晶体：Bi2SrB207、CaBiGaB207、(Pb30)2(B03)2Cr04矛11(Pb30)2(B03)2M004，并对以往合成的化合物Bi2ZnB207进行深入研究。此外，在探索新型硼酸盐材料过程中，采用水热法获得两种新型草酸盐晶体：D．Mg(C204)’2H20和Na2M92(C204)3·2H20。对所得晶体通过RigakuAFC7RX一射线四圆衍射仪进行单晶X．射线衍射数据收集，运用SHELX。97软件以直接法解晶体结构，并进行性能分析及理论计算。B

2、i2SrB207以六方空间群尸63结晶，晶胞参数：a=0．9124(1)nm，c=1．3064(2)nm，Z=6。其晶体结构具有层状特征，其中[B03】3-三角J掰D[Sr06]Ⅲ’三角柱交替排列，并通过共用O原子的方式连接成二维层，[Bi20]4+基团位于层中六元环内。这些层沿c轴堆积，并通过弱的Bi．O键结合在一起。漫反射光谱测试及能带结构理论计算表明Bi2SrB207为直接能隙半导体。CaBiGaB207以四方空间群P421m结晶，晶胞参数：a=O．7457(1)nm，c=0．4834(1)nm，Z=2。其晶体结构中包含由两个共顶

3、点的B04四面体组成的[B207产基团，它们被【Ga04]5-四面体通过共用O原子的方式连接成二维：[GaB207]5-层，这些层由Bi”／Ca2+离子进一步结合形成三维网。漫反射光谱测试及能带结构理论计算表明CaBiGaB207为直接能隙半导体。Bi2ZnB207以正交空间群Pba2结晶，晶胞参数：a=1．0819(2)nm，b=1．1023(2)nnl，c=O．4890(1)nm，Z=4。其晶体结构包括二维(2D)锌硼酸盐层，相邻层之间通过0．Bi—O相连，形成连续的三维(3D)网络结构。XPS分析了所得样品的纯度及组成，结果表明B

4、i以+3价存在，而Zn和B分别以它们通常呈现的化合价存在。漫反射光谱测试及能带结构理论计算表明Bi2ZnB207为间接能隙半导体。光学性质分析表明Bi2ZnB207晶体具有各向异性。(Pb30)2(B03)2Cr04以斜方空间群Prima结晶，晶胞参数：a=O．64160(13)nm，b=1．1635(2)nm，c=1．8164(4)nm，Z=4；与其相似的化合物(Pb30)2(B03)2M004则以空间群Cmcm结晶，晶胞参数：a=1．8446(4)nm，b=O．63557(13)nm，c=1．1657(2)nm，Z=4。(Pb30)

5、2(B03)2Cr04可看作是层状化合物，结构中具有：[(Pb30)(B03)]+二维层和Cr04基团，并通过较长的Pb—O键相联系。(Pb30)2(B03)2M004的晶体结构与(Pb30)2(B03)2Cr04的相似，只是结构中Cr04基团的位置被M004基团代替。漫反射光谱测试和能带结构计算表明(Pb30)2(B03)2M004为直接能隙半导体。B—Mg(C204)·2H20以斜方空间群Fddd结晶，晶胞参数：a=0．53940(11)nm，b北京T业大学丁学硕士学位论文=1．2691(3)nm，c=1．5399(3)nm，Z=8

6、；Na2M92(C204)3·2H20晶体以单斜空间群P21／c结晶，晶胞参数：a=0．58460(12)nm，b=1．5726(3)nm，C=0．70190(14)nm，∥=101．11(3)。，Z=2。在13．Mg(C204)·2H20中，M92+与H20分子和【C204]’2‘基团配位形成[Mg(C204)(H20)2]链，链与链之间通过0一H⋯O氢键相连。Na2M92(C204)3·2H20中，M92+与H20分子及三齿配位和四齿配位的[C20d厶基团配位，形成阶梯状的[M92(C204)3(H20)2]。2小双链，链与链之间通

7、过O-H⋯O氢键相连，Na+位于链之间以平衡电荷。其中，Bi2SrB207、CaBiGaB207和Bi2ZnB207以非心空间群结晶，是潜在的非线性光学材料。关键词高温溶液法；硼酸盐；晶体结构；空间群·II-ABSTRACTInthispaper,fournovelborateshavebeenpreparedbyhightemperaturesolutionreaction．includingBi2SrB207，CaBiGaB207，(Pb30)2(B03)2Cr04and(Pb30)2(B03)2M004．Inaddition，th

8、epreviouslyreportedborate，Bi2ZnB207，hasbeenfurtherstudied．Twonoveloxalates，B．Mg(C204)·2H20andNa2M92(C20