有機分子晶體及釹摻雜的釩酸釔晶體的高壓研究.pdf

1、高壓已經(jīng)成為現(xiàn)代科學的一門重要的技術，在物理學、化學、材料科學、地球科學等領域中獲得廣泛的應用和發(fā)展。壓力作為除溫度外的一維條件，對物質的各種性質都存在著不同程度的影響。對物質作用的基本效應是減小分子間或原子間的距離，從而引起物質組成結構(晶體結構、分子結構、原子排列方式)的變化，進而造成材料的能帶結構、電子排布、電子軌道結構、電子態(tài)密度等性質的一系列變化。同時，高壓或高溫高壓又是一種非常有效的合成各種功能材料的手段。因此，對高壓下材料

2、的物性的研究就顯得非常重要。本文對幾種有機芳香族共軛化合物包括苯乙酮連氮、反式聯(lián)苯乙稀酮、芐連氮和無機化合物釹摻雜的釩酸釔晶體的高壓下的物性進行了研究。本文共包含以下七章：
　　 第一章，簡要介紹了高壓技術及研究方法的發(fā)展，回顧了幾種高壓效應及相關領域的研究進展。著重介紹了金剛石對頂砧技術，相關的傳壓介質以及壓力的定標。
　　 第二章，對有機分晶體和稀土離子發(fā)光作了介紹，綜述了有機分晶體和稀土離子發(fā)光在高壓下的物性研究。

3、最后介紹了本文的設計思想。
　　 第三章，對苯乙酮連氮運用高壓拉曼和高壓熒光譜技術進行了研究，實驗最高壓力為17.7GPa。苯乙酮連氮分子晶體在高壓下經(jīng)歷了兩次晶體-晶體的結構相變，相變壓力分別為3.6和5.8GPa。在壓力超過8.7GPa后，反映晶格振動的拉曼模以及C-H振動模弱化消失，表明苯乙酮連氮分子晶體發(fā)生了晶體到非晶化的轉變，完全非晶化的壓力為12.1GPa。這種非晶化狀態(tài)并不穩(wěn)定，高壓誘導的聚合反應接著發(fā)生了。卸壓以

4、后，樣品沒有恢復到初始的結構形態(tài)，聚合生成物的狀態(tài)特征在常溫常壓下依然保持穩(wěn)定。苯乙酮連氮分子晶體在12GPa以上發(fā)生壓力誘導的化學反應暗示著這種類型的化合物或許包含具有深遠意義的未知變化。
　　 第四章，在常溫下對反式聯(lián)苯乙烯酮進行了高壓原位拉曼、熒光光譜以及高壓能量色散XRD研究。在壓力大約為1.0-1.3GPa時，反式聯(lián)苯乙烯酮發(fā)生了晶體-晶體的結構相變，同時有固相化學反應發(fā)生，反應完成的壓力為6.5GPa。在EDXRD散

5、射譜中有新的共價鍵類型的散射峰出現(xiàn)，推測為這次固相化學反應所致。可能的化學反應途徑可能是分子中碳碳雙鍵(C=C)的斷開，相鄰的分子之間再相互結合形成新的聚合分子。在壓力為11 GPa時，新產(chǎn)生的物質有結構相變發(fā)生。卸壓以后，新的物質特征在常溫常壓下依然保持穩(wěn)定。
　　 第五章，在常溫下對釹摻雜的釩酸釔晶體進行了高壓原位拉曼和熒光光譜研究，最高壓力為10.88 GPa。研究發(fā)現(xiàn)，壓力對釹摻雜的釩酸釔晶體的發(fā)光強度和躍遷能級有顯著的

6、調節(jié)效應。從常壓到大約7.5GPa過程中，釹摻雜的釩酸釔晶體的發(fā)光強度逐漸減弱，熒光峰位向著長波方向移動。壓力超過7.5GPa后，發(fā)光強度急劇減小，峰位紅移速率明顯變慢。表明7.5GPa對釹摻雜的釩酸釔晶體是一個臨界壓力點，在這一壓力下晶體發(fā)生了結構相變，晶體場也隨之發(fā)生了突然的轉變。新的光譜特征在卸壓后依然存在，表明這次結構相變是不可逆的。
　　 第六章，在常溫下對有機芳香族共軛化合物芐連氮分子晶體進行了原位高壓拉曼和高壓能量

7、色散XDR研究。高壓拉曼和高壓能量色散XDR實驗的最高壓力分別為17.8GPa和15.1 GPa。研究發(fā)現(xiàn)芐連氮分子晶體在壓力大約為2.2GPa和6.5GPa時分別發(fā)生了晶體-晶體的結構轉變。在12GPa以上，根據(jù)反映晶格的外部振動模和C-H振動模的弱化消失判斷芐連氮分子晶體發(fā)生了晶體-非晶體的結構轉變。高壓下的非晶態(tài)芐連氮并不穩(wěn)定，在壓力的作用下發(fā)生了固相化學聚合反應。卸壓以后，這種新的聚合物可以存在于常壓狀態(tài)，初始的結構形態(tài)無法再恢