石墨相C_3N_4压致结构相变研究

将有机物三聚氰胺(C3N6H6)高温热解,得到了石墨相C3N4(g-C3N4)。利用同步辐射X射线衍射和金刚石对顶砧(DAC)高压技术,在室温下对g-C3N4进行了结构变化研究。实验结果表明,在16.57 GPa压力范围内,g-C3N4发生了压致结构相变,在6.6 GPa压力下,晶体结构由原来的石墨相转变为三斜相。使用Birch-Murnagha等温状态方程拟合出了样品的等温状态方程。     

层状钙钛矿结构锰氧化物Ca3Mn2O 7的压致结构相变

采用金刚石压砧高压装置（DAC）,对层状钙钛矿结构锰氧化物Ca3Mn2O7的粉末样品进行了高压能散X射线衍射实验。实验结果表明,在0－35GPa压力范围内,Ca3Mn2O7晶体结构发生了两次相变。在1．3GPa左右,由原来的四方相转变为正交相,在9．5GPa左右,又由正交相向新的四方相转变。     

AIN 纳米线高压相变的 Raman 光谱特征

利用金刚石对顶砧(DAC)技术和显微 Ramana 光谱原位测量技术,在0～33.1 GPa 压力范围对 AIN 纳米线进行了高压相变研究.在24.4 GPa 附近,A1(LO)振动模式呈现出较大的非对称性宽化的特征,表明发生了六角纤锌矿到立方岩盐矿的结构转变.岩盐矿结构 AIN 纳米线的无序声子散射导致了高压相的Raman 散射信号.卸压后,高压相的 Raman 光谱特征被保留下来.根据纤锌矿结构 AIN 纳米线的振动模式频率随压力的变化关系,讨论了 AIN 纳米线和体材料在转变路径上的区别,并计算了纤锌矿结构中对应不同声子模式的格林爱森常数.     

PbWO_4微晶高压结构相变的Raman光谱研究

本文利用溶剂热方法合成出具有锥形结构的四方白钨矿相PbWO4微晶,并结合金刚石对顶砧压机,利用Raman光谱手段研究了其在22GPa压力下的结构变化。结果发现,在大约4.2GPa,发生了向单斜结构PbWO4-Ш相的局部转变。随着压力继续增大至7GPa,又发现了向亚稳单斜结构的褐钇铌矿相的转变。大约13.2GPa后,亚稳相褐钇铌矿结构也转变为更为致密的PbWO4-Ш相。该相变过程为可逆相变,卸压后恢复为白钨矿结构。     

(C_5H_(11)N_2)~+和(C_7H_(12)N_2)~(2+)的NMR研究

结合1H NMR,13C NMR谱,分别对钨、钼配合物{WO2(C10H6O2)2(C5H11N2)2[H2N(CH2)3NH2]}3(1),{(C5H11N2)2[H2N(CH2)3NH2][MoO2(C10H6O2)2]}(2),{(C7H12N2)2[MoO2(C10H8O2)2]}(3)晶体结构中小分子环进行了归属.其中,配合物1和2中(C5H11N2)+的NMR研究证实了六元环由1,3-丙二胺和乙腈化合而成,配合物3中(C7H12N2)2+的NMR谱图证实了七元环由乙二胺和乙酰丙酮化合而成,并且推导出这些亲核加成-消除反应的反应机理.配合物1~3中的小分子环的合成在其它体系中尚未见报导,而在合成它们的反应中作为新产物随主体晶体析出,并由晶体结构解析和NMR得到了证实.     

MnF2的高压Raman光谱研究

 本文首次报道了在0~3.21 GPa压力范围内MnF₂的高压Raman光谱，结果表明压力在1.32 GPa附近，MnF₂发生了一次结构相变，晶胞中氟原子构成的八面体没有解体。在3.21 GPa下，Raman谱带消失，表明又有一次结构相变发生。     

高压下ZnSe 纳米带的结构相变及拉曼散射研究

 利用高压原位角散X射线衍射实验研究了ZnSe纳米带的结构稳定性。发现样品在12.6 GPa 附近存在一个从立方闪锌矿型到立方岩盐矿型的结构相变,并且在相变点附近存在较大的体积收缩,相对体积变化率达13%。利用Birch-Murnaghan 状态方程拟合,得到了闪锌矿相的体弹模量约为56 GPa,略低于体材料的体弹模量（约67 GPa）;并得到其立方岩盐矿相的体弹模量约为116 GPa。高压拉曼散射实验结果表明,横光学声子模散射峰在5.5 GPa压力附近发生劈裂,纵光学声子模散射峰在12.8 GPa压力以上逐渐消失。根据角散实验的体弹模量数据,计算得到了闪锌矿相中对应不同声子模式的格林爱森常数。     

石膏的高压原位Raman光谱和相变研究

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置产生高压,在0~35 GPa压力范围,对石膏（Gypsum,CaSO₄·2H₂O）晶体进行了高压原位Raman光谱研究。根据高压Raman光谱的实验数据,给出了石膏晶体Raman振动频率与压力的依赖关系;在4.5 GPa附近,在对称性伸缩振动范围,发现新的Raman峰1 012  cm^-1出现,这个峰的强度随压力升高逐渐增强,据此断定在4.5 GPa 附近,石膏晶体发生了压力导致的结构相变。     

C_(60)高压相变的拉曼光谱研究

本文对非静水压淬火的 C_(60)样品进行了拉曼光谱研究。在14.8GPa 以上,C_(60)的1468cm~(-1)特征峰的频率和线宽保持不变,这是 fullerite 相己转变成“透明相”的拉曼光谱证据。在32GPa 以上,原 C_(60)的散射峰全部消失,只观察到两个新的弥散的弱散射峰。表明 C_(60)原子团簇已倒塌或严重畸变。     

镧系氮化物压致结构相变的第一性原理计算

利用基于密度泛函理论的第一性原理计算,得到了常压下镧系氮化物的晶格常数,以及在压力作用下镧系氮化物从NaCl型结构(B1)到CsCl型结构(B2)转变的压力。并把考虑电子自旋极化与不考虑电子自旋极化作用的计算结果进行了对比,分析了4f电子对镧系氮化物这些强关联体系的压致结构转变压力的影响。结果显示:5个镧系元素的氮化物(GdN、TbN、DyN、HoN和ErN)从B1相到B2相转变的压力与电子自旋极化作用关系很大,而其它镧系氮化物的相变压力与电子自旋极化作用的关系很小。     

高温高压下C3N6H6分解产物的研究

 采用高温高压方法分解缩聚三聚氰胺（C₃N₆H₆），得到一种棕黑色粉末。经过X射线粉末衍射分析，产物主要由未完全分解的原料、碳和分解过程中的过渡相组成。透射电镜观察结果显示，过渡相在某一方向具有长周期结构；在扫描电镜下观察形貌，产物为片状组织，且其中有少量气孔；X射线能散结果表明，C∶N≈3.27∶1（原子比）；此外，进行了红外吸收谱和X射线光电子能谱测试，产物主要键合状态是C(sp²)＝N和C(sp²)—N。     

Ag掺杂氧化锌纳米材料的制备及高压相变拉曼光谱研究

宽禁带直接带隙半导体材料氧化锌(ZnO),具有优异的光电性能、机械性能和化学特性.ZnO材料的结构对其性能影响较大,元素掺杂可改变ZnO晶体结构和带隙宽度,是提升ZnO材料性能的有效手段,当前常用Ag掺杂ZnO即为提高光催化反应效率.高压独立于温度、成分,是调控材料结构组织性能的重要手段,是产生新材料、发现新调控原理的...     

高压诱致的反式联苯乙烯酮结构相变与化学反应

 利用金刚石对顶砧（DAC）高压装置在室温下对反式联苯乙烯酮（Trans, Trans-Dibenzylideneacetone）分子晶体进行了高压拉曼谱、荧光光谱和能量色散X射线衍射（EDXRD）研究。结果表明,在压力为1.0~1.3 GPa时,反式联苯乙烯酮发生了晶体—晶体的结构相变,同时开始伴随有压力诱导的化学反应,反应完成的压力为6.5 GPa。高压X射线研究表明,这次相变有新的共价键产生,可能的化学变化过程是,C＝C双键打开再与相邻的分子结合生成新的共价键。在压力大约为11 GPa时,反式联苯乙烯酮分子晶体再次发生了晶体的结构相变。新产生的物质在卸压后依然保持稳定。     

白硅钙石的高温高压拉曼光谱研究

利用活塞圆筒装置在1.2 GPa,1 473 K的条件下合成了白硅钙石。采用外加热装置和金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术,采集了白硅钙石298,353,463,543,663,773以及873 K温度区间的常压及1 atm～14.36 GPa(常温)压力区间的拉曼谱图。扫描电镜下,该研究合成的样品为结构一致的单一相,颗粒大小为10～20 μm。电子探针分析结果表明,样品的组成为Ca_7.03(2)Mg_0.98(2)Si_3.94(2)O₁₆,该组分完全吻合白硅钙石理论组分。Raman分析结果表明,高温时白硅钙石的拉曼谱图中具有29个振动峰。随着温度的升高,部分振动峰出现了合并或者弱化消失的现象。该现象尤其以800～1 200 cm-1范围内的909,927和950 cm-1振动峰峰位最为明显,这些振动峰分别在873,773以及873 K时弱化消失。据此,白硅钙石的结构在实验温压范围内稳定,且随着温度和压力的升高,其拉曼振动峰峰位分别呈现往低频和高频方向线性飘移的趋势。除此之外,根据高温和高压拉曼实验的结果,分别计算了白硅钙石拉曼振动峰峰位的等压mode-Grüneisen参数和等温mode-Grüneisen参数,其算术平均值分别为1.47(2)和0.45(3)。最后结合高温和高压拉曼实验的结果,计算了白硅钙石的非谐系数,结果表明,Si-O振动模式对于非谐效应的贡献要小于其他振动模式。     

Na2CO3的高压拉曼光谱研究

碳酸盐是碳在地球内部的重要载体之一,其在地幔高温高压条件下的晶体化学是理解地球深部碳的赋存状态和循环过程的关键,而结构稳定性和相变是晶体化学最基本的研究内容。碳酸钠（Na₂CO₃）是一种常见的碱性碳酸盐矿物,在产自地幔过渡带-下地幔的金刚石中已发现含钠的碳酸盐矿物包裹体,这成为碳酸钠能够俯冲进入地幔深部的直接矿物学证据。前人利用拉曼光谱技术研究了Na₂CO₃在常温常压下的晶格振动模式,但其在高压下的稳定性和结构变化却鲜有报道。利用金刚石压腔装置结合先进的共聚焦拉曼光谱技术,以硅油作为传压介质,在准静水压力条件下,在0.001～27.53 GPa压力区间对Na₂CO₃粉末在600~1 200 cm-1波段的振动特征进行了细致地分析。本次实验重点分析了[CO₃]2-基团振动模式在升压和卸压过程中的行为。结果表明,在0.001～11.88 GPa压力范围内,[CO₃]2-基团对称伸缩振动γ₁（1 088.06和1 070.76 cm-1）、反对称伸缩振动γ₃（865.10和797.50 cm-1）和面内弯曲振动γ₄（720.10和696.71 cm-1）都出现了振动峰的分裂。随着压力增加,所有振动峰都向高频率漂移,半高宽也逐渐增加。在13.40 GPa时,Na₂CO₃发生结构相变,具体表现为690.08 cm-1处出现1条新的拉曼峰,并且随着压力升高该峰的强度逐渐增大。同时反对称伸缩振动峰γ₃以及面内弯曲振动峰γ₄的强度持续减弱,半高宽也继续变大。这些现象表明Na₂CO₃结构相变源于[CO₃]2-内部晶格变化。当压力卸载到4.18 GPa时,[CO₃]2-的振动模式与常温常压下的完全吻合,相变出现的新峰也已经消失,表明该相变是由[CO₃]2-基团畸变引起的并且具有可逆性。继续升压至27.53 GPa,拉曼光谱继续蓝移,Na₂CO₃的拉曼谱线再没有变化,说明高压相在这一压强范围内保持稳定。在整个加压过程中,反对称伸缩振动γ₃和面内弯曲振动γ₄处的拉曼峰出现强度减弱现象。同时也计算了各个峰频率对压力的依赖系数dγ/dP,结果显示[CO₃]2-基团内各个振动模式对压力的响应是不同的,这很可能与Ｃ-Ｏ键的键长有关。最后,对比发现,对称伸缩振动γ₁峰的强度比反对称伸缩振动γ₃和面内弯曲振动γ₄峰的强度大,并且[CO₃]2-基团对称伸缩振动γ₁受压力影响相对较小,可以用来区别不同种类的碳酸盐矿物。     

硫化铁的两个电导率相关的相变

 由于X射线对高级相变和电子相变不够敏感,致使很多物质的相变和新的性质被忽略。对物质电阻的变化进行分析可以很好地弥补这一缺陷。通过金刚石对顶砧上原位电阻测量方法,在0~88.7 GPa的压强范围内,在300~443 K的温度条件下,基于范德堡法电阻测量原理,对硫化铁的电导率进行了测量。通过对电导率的分析发现,在零压、温度为408 K的条件下,硫化铁转变成了NiAs结构相。在34.7 GPa和61.3 GPa压强处发现了两个新的突变点,为了印证这两处相变的可靠性,分别测量了在不同压强下样品电导率随温度的变化情况。     

叠氮化钠原位高压拉曼光谱研究

在室温条件下,利用金刚石对顶砧高压技术对叠氮化钠进行了原位高压拉曼光谱研究,采用红宝石荧光压标测压,实验的最高压力为37.7GPa。实验压力范围内拉曼光谱随压力增加发生了丰富的变化。由于多处拉曼峰的出现和消失并伴随频移有拐点,我们判断叠氮化钠在0~0.4GPa时发生了第一次结构相变,在相变过程中叠氮根的天平振动模式(Eg)出现了振动模式分裂为Ag和Bg,并且伴随着叠氮根离子之间的电荷转移。随着压力继续增加,在14.1GPa和27.3GPa分别发生了第二次和第三次结构相变。压致相变的路径为β-NaN_3→α-NaN_3→γ-NaN_3→δ-NaN_3。我们的拉曼散射研究,证实了此前的XRD研究。此外,结合计算,我们对常压下β-NaN_3的拉曼振动进行了指认。     

Pressure effect on the Raman and photoluminescence spectra of Eu3+-doped Na2Ti6O13 nanorods

Eu³⁺-doped Na₂Ti₆O₁₃ (Na₂Ti₆O₁₃:Eu) nanorods with diameters of 30 nm and lengths 400 nm were synthesized by hydrothermal and heat treatment methods. Raman spectra at ambient conditions indicated a pure monoclinic phase (space group C2/m) of the nanorods. The relations between structural and optical properties of Na₂Ti₆O₁₃:Eu nanorods under high pressures were obtained by photoluminescence and Raman spectra. Two structural transition points at 1.39 and 15.48 GPa were observed when the samples were pressurized. The first transition point was attributed to the crystalline structural distortion. The later transition point was the result of pressure-induced amorphization, and the high-density amorphous (HDA) phase formed after 15.48 GPa was structurally related to the monoclinic baddeleyite structured TiO₂ (P2₁/c). However, the site symmetry of the local environment around the Eu³⁺ ions in Na₂Ti₆O₁₃ increased with the rising pressure. These above results indicate the occurrence of short-range order for the local asymmetry around the Eu³⁺ ions and long-range disorder for the crystalline structure of Na₂Ti₆O₁₃:Eu nanorods by applying pressure. After releasing the pressure from 22.74 GPa, the HDA phase is transformed to low-density amorphous form, which is attributed to be structurally related to the α-PbO₂-type TiO₂.