稀土金属硼酸盐新化合物的合成与表征

摘要

稀土硼酸盐因其丰富的晶体化学特性及其在荧光发光、激光基质等众多领域所具有的广泛的实际应用价值，使之成为材料科学和化学等领域的研究热点之一。本文以探索稀土硼酸盐晶体化学规律性为目的，采用水热法、低温硼酸熔融法对稀土硼酸盐体系的合成条件进行了探索，合成出5种新化合物。通过单晶和粉末X射线衍射技术表征了新化合物的晶体结构;扫描电子显微镜和光学显微镜观察其形貌;热重分析法和差热分析法分析其热稳定性;傅里叶红外光谱仪测定新化合物中的官能团。从合成条件出发，分析探讨了分子的无序分布对基本结构单元(FBBs)、热、电子、光谱性能的影响以及两种类似化合物的基本结构单元之间的相互关联性，并采用第一原理优化了新化合物的晶体结构。
　　1、在Ce2O3/La2O3-B2O3-H2O体系中，采用硼酸熔融法、水热法合成出了3种新化合物，分别为Ce[B5O8(OH)(H2O)]NO3·2H2O; La[B5O8(OH)]NO3·2H2O;Ce[B4O6(OH)2]Cl，利用X射线单晶衍射技术分别解析了其晶体结构，前两种化合物具有相似的晶体结构，其基本结构单元分别为[B5O8(OH)(H2O)]2-和[B5O8(OH)]2-，通过基本结构单元进而构成了三维结构。对前两种化合物的合成条件以及基本结构单元之间的相互关联进行了深入探索，首次提出通过控制水用量实现基本结构单元[B5O8(OH)]到[B5O8(OH)(H2O)]转变的结构调控方法;同时研究了新化合物在热稳定性、高温产物及红外光谱上的区别;并对新化合物的结构进行了优化。在Ce[B4O6(OH)2]Cl部分，分析了原子位移参数的影响因素。
　　2、采用水热法对Li2O-La2O3-B2O3-H2O体系的合成条件进行了探索，合成出了一种新化合物LiLa(OH)BO3。利用单晶X射线技术表征了其结构;并研究了新化合物的热稳定性、红外光谱及高温产物。
　　3、采用低温硼酸熔融法探索了Li2O-Y2O3-B2O3体系，合成出了一种非一致熔融新化合物Li3Y(BO3)2。测定了新化合物的单晶结构并与相关化合物进行了结构比较;对其进行了热稳定性和红外光谱分析以及高温产物的表征;同时系统的探讨了非一致熔融相熔融法合成的影响因素。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 硼酸盐晶体结构化学

1．2．1 硼酸盐的研究现状

1．2．2 硼酸盐晶体结构描述方法及分类

1．2．3 硼酸盐FBB的结构及拓扑结构研究

1．2．4 稀土硼酸盐的研究现状

1．2．5 稀土硼酸盐的合成化学

1．3 本课题的选题依据及意义

参考文献

第二章 实验方法及原理

2．1 合成方法

2．2 分析表征方法

2．2．1 单晶X射线衍射技术(single Crystal X-ray Diffraction)

2．2．2 粉末X射线衍射技术(Powder X-ray Diffraction)

2．2．3 红外光谱分析

2．2．4 化学分析(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy，ICP-AES)

2．2．5 热分析方法

2．2．6 扫描电镜(Scanning Electron Microscope，SEM)和能谱分析(EDS)

参考文献

第三章 稀土铈／镧多硼酸硝酸盐的合成和表征及合成条件对基本结构单元的影响

3．1 引言

3．2 Ce[B5O8(OH)(H2O)]NO3·2H2O的合成与表征

3．2．1 样品合成

3．2．2 晶体结构测定

3．2．3 晶体结构分析与讨论

3．3 La[B5O8(OH)]NO3·2H2O的合成与表征

3．3．1 样品合成

3．3．2 晶体结构确定

3．3．3 晶体结构分析与讨论

3．3．4 样品的吸水性

3．3．5 热稳定性分析

3．3．6 红外光谱分析

3．4 样品合成条件对基本结构单元(FBB)的影响

3．4．1 四种La／Ce多硼酸硝酸盐合成条件比较

3．4．2 四种La／Ce多硼酸硝酸盐的结构讨论

3．4．3 硝酸根离子的取向及控制取向的氢键作用

3．4．4 第一性原理计算／结构优化

3．5 Ce[B4O6(OH)2]Cl的合成与表征

3．5．1 样品合成

3．5．2 晶体结构测定

3．5．3 晶体结构分析与讨论

3．6 本章小结

参考文献

第四章 稀土镧锂硼酸盐的合成与表征

4．1 引言

4．2 LiLa(OH)BO3的合成与表征

4．2．1 样品合成

4．2．2 晶体结构测定

4．2．3 晶体结构分析

4．2．4 热稳定性分析

4．2．5 红外光谱分析

4．3 本章小结

参考文献

第五章 稀土钇锂硼酸盐的合成与表征

5．1 引言

5．2 Li3Y(BO3)2的合成与表征

5．2．1 样品合成

5．2．2 晶体结构测定

5．2．3 晶体结构分析

5．2．4 热稳定性分析

5．2．5 红外光谱分析

5．3 本章小结

参考文献

结论

附录

致谢

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