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本文利用高温溶液法合成了三种单晶:PbZn<,2>(BO<,3>)<,2>、α-Zn<,3>B<,2>O<,6>和β-Zn<,3>B<,2>O<,6>;利用固相反应合成了Cd<,3>(BO<,3>)<,2>单晶;利用水热法合成了新型水合硼酸盐Zn<,8>[(BO<,3>)<,3>O<,2>(OH)<,3>]。在Rigaku AFC7R X-射线四圆衍射仪上进行X-射线衍射数据收集,运用SHELX-97软件解析晶体结构,并进行了X-射线粉末衍射和红外光谱研究。
PbZn<,2>(BO<,3>)<,2>以中心对称的空间群Pccn结晶,晶胞参数:a=11.1709(8)A,b=4.9674(7)A,c=10.5987(8)A,Z=4。其晶体结构中包含一个由ZnO<,4>四面体和BO<,3>阴离子基团通过共用顶点氧原子连接起来的三维骨架,骨架中存在V形孔道,孔道中填充了Pb<2+>的6S<2>孤对电子。
在探索新型Pb-Zn-B-O硼酸盐的实验中,得到了Zn<,3>B<,2>O<,6>的低温相α-Zn<,3>B<,2>O<,6>及高温相β-Zn<,3>B<,2>O<,6>。α-Zn<,3>B<,2>O<,6>属于P1空间群,晶胞参数:a=6.302(2)A,b=8.248(1)A,c=10.020(1)A,α=89.85(1)°,β=89.79(1)°,γ=73.25(1)°,Z=4;β-Zn<,3>B<,2>O<,6>属于C2/c空间群,晶胞参数:a=23.840(1)A,b=5.049(1)A,c=8.388(1)A,β=102.905(9)°,Z=8。α-Zn<,3>B<,2>O<,6>代表一种新的结构类型,它和β-Zn<,3>B<,2>O<,6>的结构中均包含一个由ZnO<,4>四面体与BO<,3>基团共顶点构成的三维网,但是BO<,3>基团空间取向的不同及ZnO<,4>四面体连接方式的不同导致了它们结构上的差异。
Zn<,8>[(BO<,3>)<,3>O<,2>(OH)<,3>]属于非心空间群R32,晶胞参数:a=A,C=17.751(2)A,Z=3。其晶体结构中包含一个三维的<3><,∞>zn<,8>O<,11>(OH)<,3>]<9->骨架,其中存在沿[001]方向延伸的孔道,硼原子位于孔道中,通过形成B-O键,完TZn<,8>[(BO<,3>)<,3>O<,2>(OH)<,3>]的结构。每个BO<,3>基团与相邻的六个ZnO<,4>共用三个顶点,而与其它的BO<,3>基团不相连。粉末倍频效应测试表明,Zn<,8>[(BO<,3>)<,3>O<,2>(OH)<,3>]具有非线性光学效应。
Cd<,3>(BO<,3>)<,2>属于带心空间群Pnnm,晶胞参数:a=5.968(1)A,b=4.786(1)A,c=9.012(2)A,Z=4。其晶体结构中包含一个由CdO<,6>八面体构成的Cd-O三维骨架,硼原子进入三维骨架中,与氧原子相连使结构更加稳定。Cd-O和B-O的键长都在正常范围内。