金屬雜氮團(tuán)簇和的生成及光解

李陶琦，丁可偉,2，劉紅利，卜建華，楊 斌，劉 衛(wèi)，葛忠學(xué),2

(1.西安近代化學(xué)研究所，陜西 西安 710065； 2.氟氮化工資源高效開發(fā)與利用國家重點實驗室，陜西 西安 710065)

引 言

氮團(tuán)簇是新型綠色高能量密度材料候選物[1]，但是其穩(wěn)定性差，制備困難。由于金屬易與全氮基團(tuán)通過配位、靜電等作用形成金屬雜氮團(tuán)簇，能提高全氮基團(tuán)的穩(wěn)定性，因此金屬雜氮團(tuán)簇以其豐富多樣的結(jié)構(gòu)和相對較好的穩(wěn)定性吸引了國內(nèi)外研究人員的關(guān)注。

Knapp C等[2]合成了Bi(N3)2；Klap?tke T M等[3]合成了Se(N3)2；Villinger A等[4]合成了Te(N3)2，用核磁進(jìn)行了表征，并用紅外光譜或拉曼光譜進(jìn)行了檢測和理論計算驗證；Gagliardi L等[5]通過理論計算研究了四疊氮化物形態(tài)的金屬雜氮團(tuán)簇M(N3)4(M=Ti、Zr、Hf、Th)；Li Q S等[6]用密度泛函理論研究了三疊氮化物形態(tài)的金屬雜氮團(tuán)簇M(N3)3(M=Sc、Y、La、Al、Ga、In、Tl)和四疊氮化物形態(tài)的M(N3)4(M=Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb)的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性。

1 實 驗

1.1 試劑和儀器

疊氮化鈉、氮化硼，純度均為99.5%，上海麥克林生物試劑有限責(zé)任公司；鐵粉、鈷粉和鎳粉，純度均為99%，細(xì)度均為80μm，北京百靈威科技有限公司；氮氣，純度99.99%，西安衛(wèi)光氣體有限公司.

飛行時間質(zhì)譜儀[8]，西安近代化學(xué)研究所自制；Nd:YAG Surelite II-10激光器，美國Continuum公司。

1.2 實驗過程

2 結(jié)果與討論

2.1 鐵雜氮團(tuán)簇的生成與光解

利用532nm納秒激光濺射Fe/BN底物生成的鐵雜氮團(tuán)簇質(zhì)譜圖如圖1所示。

圖1 激光濺射Fe/BN生成的質(zhì)譜圖

圖2 波長266nm激光光解的質(zhì)譜圖

2.2 鈷雜氮團(tuán)簇的生成與光解

利用532nm激光濺射Co/BN生成的鈷雜氮團(tuán)簇質(zhì)譜如圖3所示。

圖3 激光濺射Co/BN生成的質(zhì)譜圖

圖4 波長266nm激光光解的質(zhì)譜圖

2.3 鎳雜氮團(tuán)簇的生成與光解

利用532nm的納秒激光濺射Ni/BN生成的鎳雜氮團(tuán)簇質(zhì)譜圖如圖5所示。

圖5 激光轟擊Ni/BN生成的質(zhì)譜圖

說明實驗體系中殘留的少量水參與了團(tuán)簇NiN4的生成反應(yīng)，也說明Ni(H2O)N4的穩(wěn)定性好于NiN4。

圖6 波長266nm激光光解的質(zhì)譜圖

2.4 金屬雜氮團(tuán)簇和的特點

鐵、鈷、鎳同屬于副族ⅧB，但波長532nm激光濺射Fe/BN、Co/BN和Ni/BN生成的金屬雜氮團(tuán)簇各有特點。

在相同實驗條件下，鐵、鈷、鎳3種金屬雜氮團(tuán)簇所含最大氮原子數(shù)不同，分別為8、12和8。

3 結(jié) 論