过渡金属硼酸盐K7{(BO3)Zn[B12O18(OH)6]}·H2O的合成与量子化学研究

通过水热的方法合成了一例新的过渡金属硼酸盐K7{(BO3)Zn[B12O18(OH)6]}·H2O(1),并对其进行了红外,热重,能谱以及X-射线单晶衍射和粉末衍射分析。晶体学测试结果表明,化合物1属于正交晶系,Pmn21空间群,晶胞参数a=1.236 51(4)nm,b=0.909 61(3)nm,c=1.304 05(5)nm,V=1.466 72(9)nm3,Z=2,R1=0.049 7,wR2=0.146 8。对{(BO3)Zn[B12O18(OH)6]}7-阴离子簇的量化分析显示此簇中的端基BO3基团对前线分子轨道的贡献最大。除端O原子外,BO3端基的原子电荷较其它B和O原子电荷低。     

低温相GeO2晶体的合成及其电子结构与光学性质第一性原理计算

通过低温水热的合成方法合成了一例新的低温相GeO₂晶体(l-GeO₂), 并对其进行了红外光谱、热重以及X射线衍射的分析表征. 晶体学测试结果表明, l-GeO₂属于四方晶系, P4/mcc空间群, 晶胞参数a＝b＝8.832(4) Å, c＝14.479(7) Å, V＝1129.4(9) ų, Z＝4, R₁＝0.0629, wR₂＝0.1540. 晶体结构中包含一个由4个双四元环单元(D4R)和4个GeO₄四面体交替相连而形成的沿[001]方向的一维(1D) 12-元环孔道. 采用密度泛函理论下的第一性原理平面波超软赝势方法, 对l-GeO₂的电子结构和光学性质进行了理论计算. 计算结果表明l-GeO₂为直接带隙半导体, 带宽为3.31 eV|其价带主要由O的2p电子构成, 导带主要由Ge的4s和4p态电子构成|静态介电常数ε₁(0)＝1.92, 折射率n(0)＝1.24, 吸收系数最大峰值为8.9×10⁴ cm^－1, 最大反射率为12%. 比较分析了l-GeO₂与石英相GeO₂ (q-GeO₂)和金红石相GeO₂ (r-GeO₂)的复介电函数、复折射率、吸收谱以及反射谱等光学性质的异同点. 结果显示l-GeO₂的能带结构和光学性质与q-GeO₂较接近, 与r-GeO₂的相差较大.