| 题名 | 稀土硅硼（硅）酸盐的合成、结构及物理性的研究 |
| 作者 | 池利生 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 1998-06 |
| 授予单位 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院福建物质结构研究所 |
| 导师 | 黄锦顺 |
| 关键词 | 硅酸盐 稀土元素 结构化学 物理化学 硼硅酸盐 |
| 中文摘要 | 稀土元素由于其特殊的4f电子构型，与过渡金属在化合物的形成，化学键特征方面具有明显的不同，使其表现出下当丰富的光，电和磁学方面的特性。近三十年来固体材料领域的许多重大成就总是与“稀土”两个字紧紧地联系在一起，因此稀土作为功能材料的重要组成部分已经显示出了它特殊的魅力，目前这一领域正吸引着国内外众多的化学家，物理学家及固体材料学家，期待着从中发现新的物理现象和开发出新的功能材料。我国幅员辽阔，稀土资源非常丰富，约占全世界的85％开展稀土化学和物理性能的研究具得天独厚的条件。本论文以稀土复合硅硼酸盐作为研究对象，通过高温固相反应全成新的稀土化合物，研究它们的晶体结构和物理性质。主要工作和结果如下：1. 从不同的反应途径合成得到了系列稀土硼硅酸盐RE_3BSi_2O_(10)(RE = La, Pr, Sm, Eu, Gd)，这是首次得到的新的一类稀土硼硅酸盐化合物。测试了RE_3BSi_2O_(10)(RE = Sm, Eu, Gd)的粉末衍射并对Sm_3BSi_2O_(10)的衍射线进行了指标化。利用X-射线粉末衍射仪和扫描电镜，结合这些化合物的纯相X-射线粉末衍射图跟踪该化合物的形成过程得到了该相形成于950～1100 ℃之间。其中的La, Sm, Eu, Gd四个化合物已作了结构表征，表明这些化合物表现出一定的层状结构特征，A层的[BSiO_6]~∞, 和B层的[Si(2)O_4]~∞按ABAB…顺序沿c轴方向排列，三个独立的稀土原子位于层间连结着相邻的两个层，形成三维的网络结构。一个SiO_4四面体和三配位的BO＿3通过共顶点相连形成[BSiO_6]，这是首次得到的阴离子基团。2. 合成了三个链状的稀土硼硅酸盐REBSiO_5(RE = La, Pr, Nd)，测试了REBSiO_5(RE = Pr, Nd)的粉末衍射，对LaBSiO_5的衍射线进行了指标化。在这些化合物中，2个BO_4四面体与1个SiO_4 四面体彼此通过共顶点相连形成6元环的[B_2SiO_9]，6元环的[B_2SiO_9]之间通过B原子相连形成沿c轴方向无限螺旋的链，链之间通过9配信的稀土原子相连。3. 合成了二个稀土焦硅酸盐。A型的Nd_2Si_2O_7中两个SiO_4四面体通过共顶点形成的Si_2O_7~(6-沿)c轴方向成层状排列，四个独立的稀土原子位于每层的两边，连结着不同的层，形成三维的结构。C型的Er_2Si_2O_7中氧原子以六方密堆积方式排列，形成的四面体空隙和八面体空隙分别被Si原子和Er原子充填。4.合成了两个稀土氯硅酸盐，分别是Sm_3(SiO_4)_2Cl和Dy_3(SiO_4)_2Cl，这些化合物中含有两个独立的稀土原子分别是RE(1)O_6Cl_2，RE(2)O_7Cl，整个结构可看成是由RE(1)(SiO_4)_5Cl双层和RE(2)双链间隔排列而成的。5. 合成了其它类型的三个化合物分别为MnSm_4(SiO_4)O, SmB_3o_6和Cu_3(BO_3)_2。其中Cu_3(BO_3)_2是一种新型结构的硼酸铜化合物，Cu_3(BO_3)_2单胞具有层状结构的特征，BO_3基团形成沿[101]方向的层，Cu原子连接着不同的层。MnSm_4(SiO_4)_3O是具有磷辉石结构的化合物，这个结构中存在着两种不同的阳离子格位：6h格位和4f格位，分别Sm原子及Sm和Mn统计分布有（占有率各为50％），整个结构可成是由SmO_7, MnO_9和SiO_4多面体组成的。SmB_3O_6中存在着两种不同配位的B原子，两个BO_4四面体通过两个三配位的BO_3作桥基形成八元环的[B_4O_(10)]，八元环的[B_4O_(10)]之间相连形成沿a轴方向的链状结构。6. 对RE_3BSi_2O_(10)(RE = Pr, Sm, Eu, Gd)和REBSiO_5(RE = La, Pr, Nd)的红外光谱进行了归属。指出了主要基团BO_3~(3-), BO_4~(5-), SiO_4~(4-)振动吸收峰位置。7. 测试了2～300K之间的RE_3BSi_2O_(10)(RE = Sm, Eu, Gd)和REBSiO_5(RE = Pr, Nd)的磁化率随湿度变化曲线。结合理论分析表明：Sm_3BSi_2O_(10)在整个实验温区均偏离Curie-Weiss定律。Eu_3BSi_2O_(10)在T=42K时发生了反铁磁性相变，这是至今为止稀土氧化物中最高的相变温度。而Gd_3BSi_2O_(10)和SiO_5在整个温区均符合Curie定律。PrBSiO_5服从Curie-Weiss定律。5. 测试了室温下RE_3BSi_2O_(10)(RE = Sm, Eu, Gd)的REBSiO5(RE = Pr, Nd)的激发光谱和灾光光谱，对各荧光光谱图进行了理论分析和归属。Sm_3BSi_2O_(10)没有荧光发射。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-05-07 |
| 页码 | 139 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7442]  |
| 专题 | 福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 池利生. 稀土硅硼（硅）酸盐的合成、结构及物理性的研究[D]. 中国科学院福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 1998. |
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