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本论文主要以设计合成新型硼酸盐化合物为目标,基于碱金属硼酸盐体系,引入卤素原子、采用高温熔液法获得了一系列新化合物。这些化合物主要分为四类:三种具有类钙钛矿结构的化合物Na3B6O10Cl,RbNa2B6O10Cl和RbNa2B6O10Br;两种具有由XNa6(X=Cl,Br)八面体共面形成一维[Na3X]链的碱金属卤素硼酸盐化合物Na3B4O7X(X=Cl,Br);两种复合碱金属硼酸盐化合物MNa8B21O36(M=Rb,Cs);其它化合物如:Mg5(BO3)3F,Rb3Na(MO4)2(M=Mo,W),并对这些化合物的合成、结构与物化性能进行了研究。 1、将卤素与碱金属硼酸盐结合,采用高温熔液法合成了三种具有类钙钛矿结构的化合物:Na3B6O10Cl,RbNa2B6O10Cl和RbNa2B6O10Br,并对这三种化合物的结构进行了解析。其中,Na3B6O10Cl和RbNa2B6O10Cl同构,结晶在非中心对称的空间群P212121(No.19),而RbNa2B6O10Br却结晶于中心对称的空间群Pnma(No.62)。此类含Cl硼酸盐和与之相对应的含Br硼酸盐不同构的现象在碱金属硼酸盐中属首次报道。详细的结构分析表明这主要是由于卤素原子半径的差异使得具有柔韧性的类钙钛矿框架结构发生了变化。同时,测试了这三种化合物的红外光谱、漫反射光谱和差热/热重等性质,并对电子结构进行了计算; 2、将卤素与碱金属硼酸盐结合,采用高温熔液法合成了两种具有XNa6八面体的化合物Na3B4O7X(X=Cl,Br),并对这两种化合物的结构进行了解析。这两种化合物同构,同属于六方晶系,点群为622,空间群是P6522(No.179)。它们的基本构筑基元为B4O9基团和XNa6八面体(X=Cl,Br),B4O9基团通过共用O原子形成一个具有平行于c轴方向孔道的三维共价晶格框架,而离子链[Na3X]填隙到孔道中形成了完整的三维网状结构。它们的结构特点为包含了由XNa6八面体共面组成的一维螺旋链[Na3X],此类链状结构在碱金属硼酸盐中属首次报道。从另外的角度看,这两个化合物可以被看成为NaX(X=Cl,Br)型离子盐。同时,测试了这两个化合物的红外光谱、漫反射光谱和差热/热重等性质,并对电子结构进行了计算; 3、将复合碱金属与硼酸盐结合,采用高温熔液法合成了两种化合物MNa8B21O36(M=Rb,Cs),并对这两种化合物的结构进行了解析。这两种化合物同构,均结晶于四方晶系,空间群为I4(No.82)。晶体结构解析结果及红外光谱证实,结构中既含有BO3又碱金属硼酸盐新化合物的合成、结构与性能研究 含有BO4基团。化合物MNa8B21O36(M=Rb,Cs)包含由B5O11和BO4构成的三维B-O网络结构,阳离子填隙在B-O网络结构的空隙中。同时测试了这两个化合物的红外光谱、漫反射光谱和差热/热重等性质。 4、在前几章实验实施的过程中一些结构有趣的新化合物也被获得,如Mg5(BO3)3F,并对其晶体结构进行了解析,该化合物结晶于正交晶系,空间群为Pnma(No.62),结构特征为由MgO5F和MgO6多面体组成的Mg-O-F三维网络结构,孤立的BO3基团填隙在三维网络结构的空隙中,UV-Vis-NIR漫反射实验表明该化合物在190-2600 nm范围内具有较好的透过性,电子结构的理论计算表明该化合物为间接带隙结构,带隙为5.27eV;另外,获得了两种复合碱金属钼酸盐和钨酸盐Rb3Na(MO4)2(M=Mo,W),并解析了这两种化合物的晶体结构。这两种化合物同构,均结晶于三方晶系,空间群为P3m1(NO.164),这两个化合物的结构为由孤立的MO4(M=Mo,W)四面体,Rb(1)O12,Rb(2)O10多面体和NaO6八面体组成的三维网络结构,同时测试了Rb3Na(MoO4)2的红外光谱、漫反射光谱和差热/热重等性质,并对这两种化合物的电子结构进行了计算。