金屬硼酸鹽的合成，結(jié)構(gòu)及性能研究.pdf

1、近些年來，金屬硼酸鹽化合物成為人們研究的熱點，由于硼酸鹽化合物具有及其豐富的構(gòu)型，而且它在催化，吸附，離子交換以及非線性光學(xué)晶體等領(lǐng)域都有著非常重要的應(yīng)用。到目前為止，人們利用不同的方法成功合成了主族金屬硼酸鹽，過渡金屬硼酸鹽，稀土硼酸鹽，在主族元素中由于Pb2+具有靈活的配位能力和孤電子對的立體化學(xué)效應(yīng)，較易形成非對稱中心結(jié)構(gòu)，是潛在的二階非線性光學(xué)材料，因此對硼酸鉛化合物的研究吸引了廣泛的關(guān)注。
　　本論文采用水熱法合成出四種

2、新型的金屬硼酸鹽晶體:Pb6B6O14(OH)2-(H2O)、Pb6B4O11(OH)2、PbBaB5O9(OH)(H2O)、BaB3O4(OH)3·0.5H2O。通過X-射線衍射儀對所得到的單晶數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，運(yùn)用SHELX-97軟件以直接法解析晶體結(jié)構(gòu)，通過紅外光譜、紫外-可見漫反射光譜、熱重分析、X-射線粉末衍射等測試方法對它們的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。
　　Pb(BO2)2·H2O在簡單水熱條件下反應(yīng)得到一種由{B4}簇和{Pb

3、6}簇組成的新型硼酸鹽Pb6B4O11(OH)2，它的的空間群為Pnma，晶胞參數(shù)為a=13.3931(15)(A),b=13.0149(16)(A),c=7.8019(10)(A)，α=β=γ=90.00°,V=1359.9(3)(A)3,Z=4。Pb6B4O11(OH)2是由{B4}簇和{Pb6}簇相互連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一個{B4}簇周圍連接了五個{Pb6}簇，一個{Pb6}簇周圍連接了五個{B6}簇和四個{Pb6}簇，{B6}簇

4、和{Pb6}簇交替連接成一個新穎的(5，9)-連接的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　在Pb(BO2)2·H2O反應(yīng)系統(tǒng)中加入NaBO3·4H2O，得到另外一種新型的硼酸鹽Pb6B6O14(OH)2(H2O)，它的空間群為P21/c，晶胞參數(shù)為a=6.6006(8)(A)，b=13.3561(17)(A),c=17.888(2)(A),β=93.620(7)°，V=1573.8(3)(A)3,Z=4。Pb6B6O14(OH)2(H2O)是由{B

5、6}簇和{Pb6}簇相互連接成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，一個{B6}簇周圍連接了七個{Pb6}簇，一個{Pb6}簇周圍連接了七個{B6}簇，{B6}簇和{Pb6}簇交替連接成一個新穎的7-連接的拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　在Pb(BO2)2·H2O反應(yīng)系統(tǒng)中，引入Ba2+和Na2B4OT·10H2O，得到一種新型的非心結(jié)構(gòu)的硼酸鹽PbBaB5O9(OH)(H2O)，它的空間群為Cc，晶胞參數(shù)為a=11.3361(6)(A),b=6.6234(6)(A

6、),c=12.9266(9)(A),β=115.152(6)°, V=878.55(11)(A)3,Z=4。PbBaB5O9(OH)(H2O)中{B5}簇相互連接形成二維層狀結(jié)構(gòu)，{B5}簇形成的二維層進(jìn)一步通過B-O-Pb鍵與Pb相互連接成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。Ba2+填充在層與層之間的空隙位置。該種硼酸鹽晶體是非中心對稱空間群晶體，具有非線性光學(xué)性能，其SHG效應(yīng)與KDP相當(dāng)。
　　在PbBaB5O9(OH)(H2O)的反應(yīng)體系中將P

7、b(BO2)2·H2O去除，得到另外一種新型的硼酸鹽BaB3O4(OH)3·0.5H2O，它的空間群為P21/c，晶胞參數(shù)為a=11.3361(6)(A),b=6.6234(6)(A),c=12.9266(9)(A),β=115.152(6)°,V=878.55(11)(A)3，Z=4，一個BO3三角形和兩個BO4四面體通過O相互連接形成B3O8{B3}簇，相鄰的{B3}簇之間通過O1相互連接形成一條之字形的鏈，Ba2+離子填充在骨架中