稀土夹心化合物的SCF-X~α-SW研究 I: Cp~2Sm, Cp~2Yb 和Cp~3Sm

对Cp~2Sm、C~p~2Y~b和Cp~3Sm 进行了非相对论和相对论SCF-X~α-SW计算, 用轨道相互作用、分子轨道图形、布居数分析等方法讨论了化学键图象。在Cp~2Ln(Ln=稀土元素)中以Cp为主要成分的轨道能级两种方案结果变化不大。而相对论间接效应的存在, 使Ln4f能级明显升高, 与Cp~2Ln易被氧化的实验结果一致。二价的Cp~2Ln成键轨道中Ln成分是d>f>p>s, 与三价的Cp~3Sm、LnF~3比较, Ln的s、p、d成分变化不大, 而Lnf成分明显减少, 使Cp~2Ln共价性明显地低于Cp~3Sm和LF~3。     

稀土夹心化合物的SCF-X_α-SW研究 Ⅰ.Cp_2Sm、Cp_2Yb和Cp_3Sm

对Cp_2Sm、Cp_2Yb和Cp_3Sm进行了非相对论和相对论SCF-X_α-SW计算,用轨道相互作用、分子轨道图形、布居数分析等方法讨论了化学键图象。在Cp_2Ln(Ln=稀土元素)中以Cp为主要成分的轨道能级两种方案结果变化不大。而相对论间接效应的存在,使Ln4f能级明显升高,与Cp_2Ln易被氧化的实验结果一致。二价的Cp_2Ln成键轨道中Ln成分是d>f>p>s,与三价的Cp_3Sm、LnF_3比较,Ln的s、p、d成分变化不大,而Lnf成分明显减少,使Cp_2Ln共价性明显地低于Cp_3Sm和LnF_3。     

稀土夹心化合物的SCF-Xα-SW研究 Ⅲ.(Cp~2YbCl)~2和(Cp~2ErH)~2

用SCF-Xα-SW 方法非相对论和相对论方案计算了稀土桥键夹心化合物(Cp~2YbCl)~2和(Cp~2ErH)~2能级,轨道等值图形,布居数等的研究表明,(Cp~2YbCl)~2和(Cp~2ErH)~2的共价键比Cp~2Yb和Cp~2YbC~2H~2强而与Cp~3Sm和LnF~3相近. 证实了三价稀土化合物共价键比二价化合物强, 桥键氢原子较小的原子半径和价轨道单位相性质,使氢桥化合物(Cp~2ErH)~2形成比氯桥化合物(Cp~2YbCl)~2更强的共价键,非相对论和相对论计算能级结构,价轨道成分,成键图象等方面的差异, 表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性     

稀土夹心化合物的SCF-Xａ-SW研究 2:Cp~2Yb C~2H~2和Cp~2Yb(OC)~2

用SCF-Xａ-SW方法非相对论和相对论方案计算了Cp~aYb C~2H~2和Cp~2Yb(OC)~2.非相对论主HOMO是Cp的π轨道,相对论间接效应的作用,使得Yb的4f轨道能级上升为HOMO,相对论结果与Yb二价化合物不稳定、易氧化的实验结果一致,也表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性.计算共价键强度与Cp~2Yb相近,比YbF~3和Cp~3SM弱,再次表明二价稀土化合共价键比三价化合物弱.同时也证实了σ型配体(CO)与稀土元素的配 位作用比π型配体(C~2H~2)强的结论.     

稀土夹心化合物的SCF-Xａ-SW研究 2:Cp~2Yb C~2H~2和Cp~2Yb(OC)~2

用SCF-Xａ-SW方法非相对论和相对论方案计算了Cp~aYb C~2H~2和Cp~2Yb(OC)~2.非相对论主HOMO是Cp的π轨道,相对论间接效应的作用,使得Yb的4f轨道能级上升为HOMO,相对论结果与Yb二价化合物不稳定、易氧化的实验结果一致,也表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性.计算共价键强度与Cp~2Yb相近,比YbF~3和Cp~3SM弱,再次表明二价稀土化合共价键比三价化合物弱.同时也证实了σ型配体(CO)与稀土元素的配 位作用比π型配体(C~2H~2)强的结论.     

稀土夹心化合物的SCF-Xα-SW研究 Ⅱ.Cp_2YbC_2H_2和Cp_2Yb(OC)_2

用SCF-Xa-SW方法非相对论和相对论方案计算了Cp_2YbC_2H_2和Cp_2Yb(OC)_2.非相对论计算HOMO是Cp的π轨道,相对论间接效应的作用,使得Yb的4f轨道能级上升而成为HOMO,相对论结果与Yb二价化合物不稳定、易氧化的实验结果一致,也表明了研究重稀土化合物考虑相对论效应的必要性.计算共价键强度与Cp_2Yb相近,比YbF_3和Cp_3Sm弱,再次表明二价稀土化合物共价键比三价化合物弱.同时也证实了σ型配体(CO)与稀土元素的配位作用比π型配体(C2H_2)强的结论。     

三元体系Ln(ClO4)3-4-ClCH2COAp-H2O(30℃)的相平衡研究(Ln=La,Sm,Er)

我们测定了三元体系 Ln(ClO_4)_3—4-ClCH_2COA_p—H_2O(Ln=La,Sm,Er)存30℃时的溶度及饱和溶液的折光指数,绘制了相应的溶度图和饱和溶液的折光指数曲线图.体系的溶度曲线和折光指数曲线均由四支组成,分别与4-ClCH_2COA_p、Ln(4-ClCH_2COAp)_3(ClO_4)_3·nH_2O(Ln=La,n=7;Sm,8;Er,4)、Ln(4-ClCH_2COAp)_2(ClO_4)_3·nH_2O(Ln=La,n=7;Sm,6;Er,4)和 Ln(ClO_4)_3·nH_2O(Ln=La,n=8;Sm,9;Er,6)相对应,两类配合物均为固液异组成化合物.     

镧系三氟化物的SCF-Xα-SW研究

对10个镧系元素(Ln)三氟化物进行了非相对论和相对论SCF-Xα-SW计算, 通过能级、轨道、结合能及布居数对比, 讨论化学键本质: 共价键中4f轨道的作用及相对论效应,结果表明, LnF3中Ln原子轨道参与成键的次序是: 轻稀土d>f>p>s, 而重稀土则有f>d>p>s。相对效应使Ln4f能级上移, 扩大了与F2p能级的距离, 减弱成键。原子序数增大, Ln4f能级下移, F2p能级距离缩小, 使重稀土氟化物中成键增强, 结合能计算值与实验值定性趋势一致, 重稀土氟化物电离能的计算表明, 相对论方案是获得定量符合所应该采用的。     

双核稀土金属烷氧基配合物[Cp~2Ln(μ-OCH~2C≡CH)]~2的合成及表征

由Cp~3Ln(Cp=C~5H~5, Ln=Yb, Gd, Ho)与等摩尔的丙炔醇在四氢呋喃溶剂中,于室温下反应, 合成了三个新的双核稀土金属烷氧基配合物, 产物经元素分析,红外光谱, 质谱等鉴定, 确定三个配合物是通过氧原子桥联的双核配合物, 组成为[Cp~2Ln(μ-OCH~2C≡CH)]~2[Ln=Yb(1), Gd(2), Ho(3)]。     

三元体系Ln(ClO4)3-4-ClCH2COAp-H2O(30℃)的相平衡研究(Ln=La,Sm,Er)

我们测定了三元体系Ln(ClO4)3-4-ClCh2COAp-H2O(Ln=La,Er)在30℃时的溶度及饱和溶液的折光指数,绘制相应的溶度图和饱和溶液的折光指数曲线图。体系的溶度曲线和折光指数曲线均由四支组成,分别与4-ClCh2COAp、Ln(4-ClCh2COAp)3·nH2O(Ln=La,n=7;Sm,8;Er,4)、Ln(4-ClCH2COAp)2(ClO4)3·nH2O(Ln-La,n=7;Sr,6;Er,4)和Ln(ClO4)3·nH2O(Ln=La,n=8;Sm,9;Er,6)相对应,两类配合物均为固液异组成化合物。     

镱硫属化合物的密度泛函理论研究

用密度泛函理论(DFT)研究镱硫属化合物的电子结构和性质,通过与实验比较考察了现有的几种近似密度泛函公式对镧系元素化合物的适用程度和相对论效应的影响.结果表明,用DFT计算的YbO键长对实验值的偏差约为0.002nm;但得到的键能即使在考虑梯度校正和相对论效应之后,仍比实验值高,在定域密度近似基础上引入交换梯度校正使键能计算值减小,其中PW86x使键能计算值减小稍多些,结果更接近实验值;相关梯度校正使键能计算值升高.相对论效应使键长缩短0.004～0.006nm,键能减小约0.5eV.计算结果的分析表明,Yb的5d轨道和配体的np轨道间形成σ键和π键.在所研究的分子体系中,配体原子从O到Te、Yb原子的5d轨道布后数依次减少,同键能减弱的顺序一致.相对论效应使键能减小的主要原因是在成键过程中发生了Yb的6s电子向5d轨道的转移,而相对论效应使该过程能量增加.偶极矩和电荷分布的计算表明,Yb-L键以共价性为主,相对论效应使共价性成份增加.     

二茂基镧系8—羟基喹啉化合物的合成及其热稳定性研究

通过三茂基镧系化合物Cp_3Ln(Cp=C_5H_5;Ln=Sm,Dy,Ho)与8-羟基喹啉反应(HL),合成了3种新的镧系金属有机化合物,通式为Cp_2LnL(Ln=Sm,Dy,Ho)。经元素分析、红外光谱、X光电子能谱、质谱及分子量测定,推断化合物具有二聚体结构,分子内存在通过喹啉氮原子和氧原子与金属配位而形成的五元螯合环。对化合物的热稳定性进行了研究和比较,发现化合物Cp_2SmL对热不稳定,在180℃以上分解为Cp_3Sm和SmL_3。     

Sm对MoO3-Bi2O3催化剂性能的影响

在MoO3-B i2O3催化剂中加入稀土氧化物Sm2O3,在固定床反应器中考查了Sm2O3添加量、反应温度、异丁烯浓度、原料气流量等对异丁烯转化为甲基丙烯醛反应的影响。实验表明,添加Sm2O3可明显提高异丁烯的转化率和甲基丙烯醛的选择性。用XRD技术研究了催化剂的组成,Mo-B i-O催化剂的成分主要是B i2O3和MoO3的混合物,添加Sm后出现了Sm2Mo3O12的衍射峰,且衍射峰的强度随着Sm添加量的增加而增强。     

Sm2Fe17-xSbx的化学合成与磁性质

稀土与铁形成的 L n2 Fe17金属间化合物的居里温度较低 ,不能用于永磁材料 .近年来的研究表明 ,当 L n2 Fe17金属间化合物的间隙格位被氮占据时可大大提高材料的居里温度和饱和磁化强度 [1,2 ] ,但由于形成的金属氮化物属于热力学亚稳相 ,因而只能用于粘结磁体 .为得到性能更好、更加稳定的稀土永磁材料 ,人们对其它元素取代的 Ln2 Fe17进行了大量的研究 ,发现一些主族和过渡金属元素 (如 Al,Ga,Cr或 Si等 )取代 Sm2 Fe17中的部分铁可以改善材料的磁性能 [3] ;从以往对铁系金属间化合物的结构与磁性的研究可以知道 ,部分取代使稀土 -铁…     

YAG∶Ce体系中稀土离子掺杂对Ce3+的光谱性能的影响

采用高温固相法合成了一系列的(Y0.95Ln0.01Ce0.04)3Al5O12(简称YAG∶Ce,Ln),系统地研究了此体系中的Ln3 对Ce3 的发光强度的影响.结果表明,在YAG∶Ce的体系中,La3 ,Gd3 ,Lu3 等光学透明离子的少量掺杂对Ce3 的发光强度的影响不大;掺入少量的Pr3 ,Sm3 ,Tb3 ,Dy3 ,Ho3 ,Er3 ,Tm3 等稀土离子,由于它们的能级与Ce3 的能级有交叠,使它们之间存在着竞争吸收或能量转移,对Ce3 的发光有较明显的变化,其中,Pr3 和Sm3 的掺入使其在红光区有发射峰,可以增加YAG∶Ce的红色成分以提高显色性;Nd3 ,Eu3 和Yb3 对Ce3 的发光有严重的猝灭作用.     

镧系金属有机配合物的研究XIV:三(环戊二烯基)稀土金属配合物-氢化钠体系对烯烃的还原反应

研究了九种稀土有机配合物CP3Ln(Ln=La,Pr,Nd,Sm,Tb,Y,Er,Yb和Lu)与氢化钠组成的一种新还原体系及与烯烃还原反应的结果.CP3Ln-NaH体系在45℃,四氢呋喃溶液中能程度不同地把1-己烯还原成己烷.还原活性与稀土金属离子的离子半径密切相关.活性顺序是轻稀土>中稀土>重稀土.以CP3Sm最高,CP3Yb最低.讨论了各种因素对还原的影响及还原机理.     

水合稀土二氯醋酸盐的合成及热分解研究

合成了La,Ce,Nd,Sm,Eu,Gd二氯醋酸盐,经化学分析,热重法和五氧化二磷真空千燥脱水法确定组成为Ln(CHCl2COO)3.nH2O(n=2,Ln=La,Ce,Nd;n=1.5,Ln=Sm;n=1.25,Ln=Eu;n=1,Ln=Gd),它们均属新水合物.用DTA-TG-DTG并用技术并辅以化学分析和红外光谱技术研究了其热分解机理,实验证明,由室温至600℃范围内,它们均发生三步主要反应:水合盐脱水变为无水盐;无水盐分解为中间产物,Ln2(OH)Cl5.3H2O[Eu盐分解为Eu2(OH)Cl5.2H2O];中间产物进一步分解为LnOCl[Ce盐为CeO2].并观察到无水盐和氯氧化物形成温度皆与原子序数呈现镧系"双一双效应".     

喹啉氧基乙酰胺的Pr(Ⅲ)、Nd(Ⅲ)、Sm(Ⅲ)配合物的结构、表征和荧光性质

合成并通过单晶衍射表征了3个同构稀土配合物Ln(L)(NO3)3(H2O)(L=N-苯基-2-(5-氯-8-喹啉氧基)乙酰胺,Ln=Pr(Ⅲ),1;Nd(Ⅲ),2;Sm(Ⅲ),3)。在每个配合物中,十配位的稀土离子采取扭曲的双帽四方反棱柱配位构型,分别与来自1个配体L的2个氧原子和1个氮原子,2个双齿配位硝酸根和1个水分子配位。配合物3能够发射Sm(Ⅲ)离子特征荧光,荧光寿命为11.7μs。     

YAG∶Ce体系中稀土离子掺杂对Ce3+的光谱性能的影响

采用高温固相法合成了一系列的(Y0.95Ln0.01Ce0.04)3Al5O12(简称YAG∶Ce,Ln), 系统地研究了此体系中的Ln3+对Ce3+的发光强度的影响. 结果表明, 在YAG∶Ce的体系中, La3+, Gd3+, Lu3+等光学透明离子的少量掺杂对Ce3+的发光强度的影响不大; 掺入少量的Pr3+, Sm3+, Tb3+, Dy3+, Ho3+, Er3+, Tm3+等稀土离子, 由于它们的能级与Ce3+的能级有交叠, 使它们之间存在着竞争吸收或能量转移, 对Ce3+的发光有较明显的变化, 其中, Pr3+和Sm3+的掺入使其在红光区有发射峰, 可以增加YAG∶Ce的红色成分以提高显色性; Nd3+, Eu3+和Yb3+对Ce3+的发光有严重的猝灭作用.     

氯化稀土冠醚配合物的电子结构和化学键

合成了LnCl_3·L(Ln=La、Pr、Nd和Sm。L=15-C-5、18-C-6)系列配合物,用XPS和量子化学计算研究了它们的分子构型、电子结构和化学键性质。计算与实验结果一致。在LnCl_3·15-C-5中三个Cl在Ln的一侧,形成8配位配合物。LnCl_3·15-C-5在空气中容易潮解。高层占据分子轨道由Cl 3P和O2P-组成,低层未占据分子轨道由Ln的原子轨道组成。