Density Functional Theory Study on the Complete Substitutions of Nd and Fe by Other Rare-earth and Transition-metal Elements in Nd_2Fe_(14)B Compound

To search for proper alternatives to improve the magnetic properties of Nd₂Fe₁₄B,using first-principles density functional theory calculations we have systematically studied the R₂M₁₄B(R=lanthanides from La to Lu;M=Mn,Fe,Co,and Ni)compounds with the isomorphic structure of Nd₂Fe₁₄B.The results show that for rare-earth elements,Pr is the most suitable choice for considering as an alternative of Nd.As for the substitution of Fe in Nd₂Fe₁₄ B by other transition-metal elements,Co is much more suitable than Mn and Ni because the latter two result in too significant reduction of the magnetic moment.     

轻稀土硝酸盐及其水合物制备的研究

在文研究了轻稀土硝酸盐及其水合物的几种制备途径,并研究了高水合物的干燥条件。提出了制取Ln(NO₂)₃·nH₂O(Ln=La,Pr,Nd,Sm;n=6,5,4,2,1)和La(NO₃)₃的实验方法。     

新型双四面体过渡金属簇合物的合成与表征

利用Co₂(CO)₈与[Cl₃CC(O)OCH₂]₂的反应合成了以C(O)OCH₂CH₂OC(O)桥联两个Co₃C四面体骨架为特征的新型双四面体簇合物[(CO)₉Co₃(μ₃-C)C(O)OCH₂]₂(1);1与不同物质的量比的Na[M(CO)₃C₅H₄R](M=Mo,W;R=H,C(O)Me)反应,得到一步交换的产物(CO)₉Co₃(μ₃-C)C(O)OCH₂CH₂OC(O)(μ₃-C)Co₂M(CO)₈(C₅H₄R)[M=Mo,R=H(2);M=Mo,R=C(O)Me(3);M=W,R=H(4);M=W,R=C(O)Me(5)]或两步交换的产物[(C₅H₄R)(CO)₈Co₂M(μ₃-C)C(O)OCH₂]₂[M=Mo,R=H(6);M=Mo,R=C(O)Me(7);M=W,R=H(8);M=W,R=C(O)Me(9)].5或9分别与Na[Mo(CO)₃C₅H₅]以12的物质的量比反应得到含一个手性四面体骨架(CoMoWC)的(C₅H₅)(CO)₈Co₂Mo(μ₃-C)C(O)OCH₂CH₂O·C(O)(μ₃-C)CoMoW(CO)₇(C₅H₄C(O)Me)(C₅H₅)(10)或含两个手性四面体骨架(CoMoWC)的[(C₅H₅)(C₅H₄C(O)Me)(CO)₇CoMoW(μ₃-C)C(O)OCH₂]₂(11);对化合物1_11进行了CH元素分析、IR和¹HNMR等表征.结果表明,在金属交换反应中处于不同簇环境下的Co(CO)₃基团反应活性不同.对化合物1进行了晶体X射线衍射分析.化合物1的晶体属单斜晶系,P2₁/n(#14)空间群,晶胞参数a=0.933 0(2)nm,b=1.519 7(4)nm,c=1.178 3(4)nm,=91.16(2)°,Z=2,F(000)=972.分子结构呈中心对称.     

金属有机自由基离子盐[Fe(CpMe)2][M(dmit)2]和[FeCp(Tol)]n[M(dmit)2]的合成和固体导电性质

报道了6个新的含均同或混合茂铁阳离子和[M(dmit)₂]阴离子的金属有机自由基离子盐类化合物[Fe(CpMe)₂]IM(dmit)₂]和[FeCp(Tol)],[M(dmit)₂]的合成和鉴定,测定了化合物的电导率,讨论了化合物的结构对电导率的影响,发现[Fe(CpMe)₂][M(dmit)₂]的室温电导率比相应的[M(mnt)₂]阴离子盐要高37个数量级.     

新型桥联双四面体簇合物的合成与表征

利用(μ₃-CCO₂Et)Co₃(CO)₉与单阴离子试剂[Mo(CO)₃(η⁵-C₅H₄R)]-[R=H,C(O)Me]的反应合成了2个新的含CCo₂Mo骨架的簇合物(μ₃-CCO₂Et)Co₂Mo(CO)₈(η⁵-C₅H₄R)[R=H(1);R=C(O)Me(2)],进而用其与双阴离子试剂{-M(CO)₃[η⁵-C₅H₄C(O)]}₂-1,4-C₆H₄[M=Mo,W]反应合成了4个双四面体簇合物{(μ₃-CCO₂Et)CoMoM(CO)₇(η⁵-C₅H₄R)[η⁵-C₅H₄C(O)]}₂-1,4-C₆H₄[M=Mo,R=H(3);M=Mo,R=C(O)Me(4);M=W,R=H(5);M=W,R=C(O)Me(6)].这6个化合物的C和H元素分析,IR,¹HNMR等表征都与其结构一致.晶体X射线衍射分析表明,化合物2属单斜晶系,C₂/c空间群,晶胞参数a=1.1264(3)nm,b=1.1879(3)nm,c=3.3565(10)nm,β=93.320(5)°,V=4.484(2)nm₃,Z=8,D_c=1.867g·cm^-3,F(000)=2480,R=0.0369,wR=0.1150.     

MAPO-CHA(M=Mn,Fe,Co,Zn)系列过渡金属取代磷酸铝化合物的合成、结构与性质

在水热体系中, 以2-胺乙基哌嗪分解得到的二乙胺为模板剂, 合成了一系列具有CHA结构的过渡金属取代磷酸铝化合物MAl(PO₄)₂[(C₂H₅)₂NH₂](命名为MAPO-CHA, M=Mn, Fe, Co, Zn), 其M/Al原子比为1. 单晶结构分析表明, MnAPO-CHA晶体属于三方晶系, R3空间群, 晶胞参数a=1.4003(2)nm, c=1.5236(3) nm, V=2.5873(7) nm³, Z=9, 其无机骨架由Al(Mn)O₄四面体和PO₄四面体交替连接形成具有分子筛CHA的拓扑结构, 单质子化的二乙胺离子位于八元环孔道中. X射线粉末衍射分析表明, 这些化合物是同构的, 并均具有荧光性质, 其中, 化合物MAPO-CHA(M=Mn, Fe, Co)还具有弱的反铁磁交换作用.     

硫酸根和碳酸根桥联的双核铁(Ⅲ)配合物晶体结构及紫外-可见光谱研究

室温下合成了硫酸根和碳酸根桥联的双核铁()配合物{2[(TPA)₂Fe₂O(SO₄)](ClO₄)₂·1.5H₂O(1),[(TPA)₂Fe₂O(CO₃)](ClO₄)₂·CH₃OH(2)},并用X射线衍射测定了其晶体结构.结果表明,配合物1为单斜晶系,空间群为P2₁/c,a=1.150(2)nm,b=2.659(5)nm,c=2.933(5)nm,β=99.40(3)°,R=0.0564,wR=0.1106.配合物2为单斜晶系,空间群为P2₁/c,a=1.1368(3)nm,b=1.8280(5)nm,c=2.0542(5)nm,β=94.867(5)°,R=0.0567,wR=0.1362.研究了室温下的紫外-可见光谱性质.     

镧系元素-锑-硫三元体系的研究(Ⅳ)——CeSbOS2的合成及晶胞参数的测定

作为无机新材料的开发,近年来,我们系统地研究了Ln-Sb-S三元体系,先后合成了Ln₈Sb₈S₂₁(Ln=La,Ce)、Ln₃Sb₃S₁₀(Ln=La,Ce)、Ln_3-xSb_xS₄(Ln=La,Ce,Sm)、Ln_1-xSb_xS₂(Ln=Nd)和Ln₃SbS₆(Ln=Pr,Nd)等十余种新化合物的单晶。同时也注意到法国M.Pardo等人在报导LnOBiS₂(Ln=La,Ce,Pr)型化合物时,曾提及LnOSbS₂型化合物的存在,并给出了NdOSbS₂的部分数据。     

粉状白钨酸研究(ⅩⅥ)——二甲基亚砜配位多价金属六聚钨酸盐的制备及性质

以粉状白钨酸为原料,在二甲基亚砜(DMSO)介质中制得了某些DMSO配位多价金属的六聚钨酸盐[M(Ⅱ)(DMSO)₆][W₆O₁₉](M(Ⅱ)=Mn,Cu,Ca,Zn,Co,Ni)和[M(Ⅲ)(DMSO)₁₀]₂·[W₆O₁₉]₃(M(Ⅲ)=Pr,Nd).测定了它们的紫外、红外光谱及电化学还原性质.     

稀土-反式-2,3-二甲基丙烯酸-邻菲咯啉混配配合物的合成与表征

合成了一种新的双核稀土配合物[REL₃(phen)]₂(RE=La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,L=反式CH₃CHC(CH₃)COO^-,phen=phenanthroline),并且用红外光谱、紫外光谱、核磁共振谱和元素分析等进行了表征,其中测定了[LaL₃phen]₂的晶体结构.晶体属单斜晶系,P2₁/n空间群,Z=2,晶胞参数a=1.2962(4)nm,b=1.3283(4)nm,c=1.5485(5)nm,β=95.45(2)°,最终偏差因子R=0.033,R_W=0.040.配合物分子为一个中心对称的双核分子,镧离子由两个双齿羧基和两个μ₂-O羧基桥联,La…La^*距离为0.4094nm.中心离子为九配位,形成畸变的三帽三棱柱配位多面体.La-O和La-N的键长范围分别为0.2460～0.2756nm和0.2718～0.2760nm.     

稀土氨基酸络合物的研究(Ⅰ)——一氯化三甘氨酸二水合谱的晶体结构

在水溶液中培养了甘氨酸镨、钕的针状晶体,元素分析结果表明可用Ln(Gly)₃Cl₃·3H₂O表示(Ln为Pr,Nd;Gly为甘氨酸)。用X射线衍射方法测定了Pr(Gly)₃Cl₃·3H₂O的单晶结构,其结构式为{[Pr(Gly)₃·(H₂O)₂]·Cl₃·H₂O}_n,属正交晶系,空间群P2₁2₁2₁,每一晶胞中有4个络合单元,形成一维链式聚合物·晶胞参数如下:α=4.779(1)Å,b=12.052(3)Å,c=30.953(11)Å。络合单元中镨为九配位,其配位多面体为畸变的三冠三角棱柱体。     

钼和稀土的二乙基二硫代甲酸盐配合物的电化学研究

研究了N,N-二乙基二硫代甲酸根(dtc)作配体的双核配位化合物[Mo(dtc)₄][Ln(dtc)₄](Ln=La,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho和Er)的氧化还原性质及其在电极过程中的电化学特性.     

(C26H40N2O4)[Ln(NO3)5H2O]的合成及其铕缔合物的晶体结构

合成了4个新型的稀土化合物(C₂₆H₄₀N₂O₄)[Ln(NO₃)₅H₂O](Ln=Pr,Nd,Sm,Eu),采用元素分析和红外光谱表征,用四圆衍射仪测定了其中(C₂₆H₄₀N₂O₄)[Eu(NO₃)₅H₂O]的晶体结构,属三斜晶系,P1空间群,晶胞参数:α=0.9100(4)nm,b=1.3560(3)nm,c=1.6463(4)nm;α=68.62(2)°,β=74.84(3)°,γ=87.50(2)°;Z=2.中心铕离子由5个硝酸根的10个氧原子和1个水分子中的氧原子配位,配位数是11.1,7,10,16-四氧-4,13-二氮杂-N,N'-二苄基环十八烷(N,N'-二苄基穴醚(2,2))未参与配位.     

间隙原子氮对化合物RE2Fe17磁性的影响

用自旋极化的MS-Xα方法计算了稀土-过渡族化合物Nd2Fel7Nx(x=0,3)中含哑铃Fe原子对的Fe8及含Nd和N原子的NdFe6和NdFe6N3原子簇的电子结构和磁矩。计算结果显示，在化合物Nd2Fe17中，Fe(c)和Fe(f)晶位间的分子轨道中，有3个奇宇称轨道呈现负交换耦合。通过比较α-Fe的MX-Xα计算结果，能够很好地说明RE2Fel7化合物居里温度较低的原因。在化合物Nd2Fel7M中，Fe(c)-Fe(f)晶位间分子轨道只剩下一个奇宇称轨道呈现弱的负交换耦合，通过比较N2Fe17和Nd2Fe17N3化合物Fe8原子簇的计算结果，能够很好地说明间隙原子M对化合物RE2Fel7Mx(M表示N，H或C)的居里温度产生影响的物理机制。对RE2Fel7型化合物中影响Fe-Fe交换耦合的主要因素，本文也做了讨论。     

稀土2-甲基苯基化合物的合成

Hart^[1][2]利用苯基锂的乙醚溶液与稀土氯化物的四氢呋喃悬浮液反应先后合成了稀土苯基化合物(C₆H₅)₃Ln(Ln=Sc,Y,Nd,Gd),但是没有得到满意的碳氢分析数据,碳的实测值仅为计算值的2/3左右,为了进一步探索稀土芳基化合物的合成方法以及稀土与芳基之间成键的可能性,我们使用2-甲基苯基锂与稀土氯化物进行反应,试图合成新的稀土芳基化合物。     

铌和锆对(Nd,Pr)2Fe14B/α-Fe快淬合金晶化和磁性能的影响

研究了Nb和Zr添加对快淬纳米双相(Nd,Pr)2Fe14B/α-Fe合金晶化行为和磁性能的影响. 结果表明 (Nd0.4Pr0.6)8.5Fe85.5B6合金非晶晶化时, 在α-Fe相初始晶化后, 出现了(Nd,Pr)3Fe62B14亚稳相, 最终亚稳相分解形成(Nd,Pr)2Fe14B和α-Fe两相组织; (Nd0.4Pr0.6)8.5Fe84.5Nb0.5Zr0.5B6非晶晶化时, 同时析出α-Fe相和(Nd,Pr)2Fe14B相. 这说明添加Nb和Zr可避免亚稳相的形成并细化晶粒, 最大磁能积(BH)max从复合添加前的107.5上升到143.6 kJ·m-3. 而且, Nb和Zr原子在非晶晶化过程中可以部分取代Nd和Pr的晶位, 使稀土原子可以参与形成更多的硬磁相, 进一步提高了内禀矫顽力iHc. 合金(Nd0.4Pr0.6)8.5Fe84.5Zr0.5Nb0.5 B6经690 ℃退火10 min后磁性能最优, Br=1.10 T, iHc=534.2 kA·m-1, (BH)max=143.6 kJ·m-3.     

两个含N-皮考林酰肼铁配合物的合成和结构表征

合成了含N-乙酰皮考林酰肼(简写为Haphz)的铁配合物[Fe₂(aphz)₂(μ-CH₃O)₂Cl₂]·CH₃OH(1,C₁₉H₂₆Cl₂Fe₂N₆O₇,Mr=633.06)和含N-苯甲酰皮考林酰肼(简写为Hphphz)的铁配合物Fe(phphz)Cl₂(2,C₁₃H₁₀Cl₂FeN₃O₂,Mr=366.99).2个配合物均属三斜晶系,空间群为P     

新型混合价态钒锗簇合物的合成与表征

采用水热法合成了一个新型混合价态钒锗簇合物[Ge₆V₆^VV₉^ⅣO₄₂(OH)₆(H₂O)]·6(1,6-DAH)·21H₂O(1)(DAH=己二胺), 并通过X射线单晶衍射、 元素分析、 红外光谱、 热重分析、 价键计算、 X射线光电子能谱和磁性分析对其结构、 组成和性质进行了表征. X射线单晶衍射分析表明, 化合物1结晶属于六方晶系, R3c空间群, 晶胞参数 a=b=1.98418(6) nm, c=4.63450(3) nm; V=15.8015(12) nm³, Z=6. 该化合物中的[Ge₆V₆^VV₉^ⅣO₄₂(OH)₆(H₂O)]簇可看作由3个{Ge₂O₇}二聚体取代{V₁₈O₄₂}簇中的3个VO₅四方锥单元衍生而来. 价键计算和XPS分析表明, 化合物1中的钒原子处于混合价态. 磁性研究表明, 化合物1中存在弱的反铁磁相互作用.     

化合物Al2Mo3-xWxO12的合成与结构

合成并表征了一系列化合物Al₂Mo_3-xW_xO₁₂ x=0,0.5,1.0,1.5和2.0的化合物是以单斜晶系Al₂(MoO₄)₃为基质的化合物和固溶体,空间群为P2₁/a;x=2.5和3.0的标题化合物是以正交晶系Al₂(WO₄)₃为基质的固溶体和化合物,空间群为Pbcn.利用粉末X射线衍射图谱全谱拟合的方法精修了x=0,0.5,1.0,1.5,2.0的标题化合物的结构,讨论其相变机理.     

碳锗双桥连二环戊二烯与羰基铁的反应

碳锗双桥连二环戊二烯(Me₂C)(Me₂Ge)(C₅H₄)₂(1)与五羰基铁在回流甲苯及二甲苯中的反应,得到正常的Fe-Fe键化合物(Me₂C)(Me₂Ge)[(η⁵-C₅H₃)Fe(CO)]₂(μ-CO)₂(3)和脱锗桥产物(Me₂C)[(η⁵-C₅H₄)Fe(CO)]₂(μ-CO)₂(4)以及一个结构新颖的化合物(Me₂C)[(η⁵-C₅H₃)[(Me₂Ge)Fe(CO)₂](η¹,η⁵-C₅H₃)[Fe(CO)₂](2).用X射线衍射分析測定了化合物3的晶体结构,并提出了可能的生成机理.