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全新氮磷化合物在高壓下合成

   2022-12-26 中化新網

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核心提示:德國拜羅伊特大學主導的國際科研團隊在最近一期《歐洲化學雜志》上發表論文指出,他們在高壓下合成出多種全

德國拜羅伊特大學主導的國際科研團隊在最近一期《歐洲化學雜志》上發表論文指出,他們在高壓下合成出多種全新的氮磷化合物,其中包含全新的結構單元。這些最新成果展示了高壓氮化學研究的巨大潛力,也有望催生用于日常生活的可回收材料。

非金屬氮化物是由氮和非金屬元素通過共價鍵連接生成的化合物,由于擁有很多有趣的特性,它們日益成為材料研究領域的“香餑餑”。

在本研究中,科學家們分別在72千兆帕和134千兆帕的高壓下,成功合成出兩種全新氮磷化合物:多晶型δ-P_3N_5和PN_2,這兩者都屬于超不可壓縮材料。

研究團隊通過同步X射線衍射分析密度泛函理論計算發現,這兩種氮磷化合物擁有極端強度的關鍵原因在于,其晶體結構由密集的PN_6正八面體(其中1個磷原子被6個氮原子包圍)網絡組成,這也是科學家首次證實PN_6正八面體結構。

當壓力下降時,多晶型δ-P_3N_5會轉化為另一種全新的氮磷化合物:在7千兆帕壓力下,多晶型α′-P_3N_5形成,這是一種在正常條件下保持穩定的新型固體材料。這種氮磷化合物的晶體結構也不尋常,由PN4四面體(其中1個磷原子位于金字塔形結構單元的中心,四角各由1個氮原子占據)組成。與目前眾所周知的多晶型α-P_3N_5相比,α′-P_3N_5的密度更高,在工程領域的應用潛能也更大。

研究人員表示,最新研究表明,科學家們可通過高壓研制出擁有有趣特性的新型氮化合物,他們將進一步探索這些新材料的潛在應用,并在高溫、高壓下對非金屬氮化物開展更多研究,以極大地擴展對氮化學的理解。最新研究也有望催生用于日常生活的可回收材料。(科技日報)



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