【摘 要】
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三元金属氧化物作为一种功能材料,由于其优异的理化性质,被广泛应用于光电子器件、气敏传感器等领域,且由于其具有不同于二元氧化物的价带顶的轨道构型而在光催化领域有着广泛研究。在一般情况下三元氧化物的带隙要低于二元氧化物。但三元氧化物对太阳光的吸收能力仍有不足,就需要更小的带隙来提高太阳光利用率,压力作为一种可以调控晶体结构的有效手段,可以通过对样品施加压力来调控带隙,以达到最好的吸光条件。本论文以铌酸
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三元金属氧化物作为一种功能材料,由于其优异的理化性质,被广泛应用于光电子器件、气敏传感器等领域,且由于其具有不同于二元氧化物的价带顶的轨道构型而在光催化领域有着广泛研究。在一般情况下三元氧化物的带隙要低于二元氧化物。但三元氧化物对太阳光的吸收能力仍有不足,就需要更小的带隙来提高太阳光利用率,压力作为一种可以调控晶体结构的有效手段,可以通过对样品施加压力来调控带隙,以达到最好的吸光条件。本论文以铌酸锡（SnNb2O6）和钽酸锡（SnTa2O6）为研究对象,利用固相法和高温高压法对样品进行了合成,并利用金刚石对顶砧（DAC）作为高压产生装置,结合拉曼光谱,吸收光谱和第一性原理计算等手段,对样品进行了高压下晶体结构稳定性和光学带隙的研究。取得的研究结果如下:（1）利用固相法和高温高压法均可合成铌酸锡（SnNb2O6）样品,但通过SEM测试发现利用高温高压法合成样品致密性更高,晶粒大小更加均匀,结晶度较好。高压原位拉曼光谱测试表明SnNb2O6在9.1 GPa处有新的拉曼振动模式产生,同时伴随着部分原始相的消失,卸压后又回到原始相;通过第一性原理研究得到Nb O6八面体的键长和键角在压力作用下的变化趋势不尽相同,导致八面体的扭曲程度增加。所以推测SnNb2O6在9.1 GPa处发生了压致可逆结构相变。（2）首次利用高温高压法直接合成了钽酸锡（SnTa2O6）样品,结合高压原位拉曼光谱测试发现SnTa2O6在11.6 GPa处有新的拉曼振动模式产生,同时伴随着部分原始相的消失,卸压后又回到原始相;通过第一性原理研究得到Ta O6八面体的键长和键角在压力作用下的变化程度有所不同,导致Ta O6八面体的扭曲程度增加,推测SnTa2O6在11.6 GPa处发生了压致可逆结构相变。（3）通过高压原位吸收光谱和第一性原理计算表明:SnNb2O6是一个直接带隙半导体。随着压力的增加,SnNb2O6的吸收峰逐渐红移,光学带隙逐渐减小,这是由于价带顶的O-2p和Sn-5s轨道向高能级移动的结果。在加压的过程中,发生了压致变色效应,样品的颜色出现由浅到深的一系列变化,在22.6 GPa样品的颜色变为近不透光的红棕色,卸压后颜色又变回浅黄色,和吸收光谱所反映的吸收边的化情况是一致的。（4）通过对SnTa2O6样品的高压原位吸收光谱测试发现,样品的吸收峰随着压力的增加,吸收边逐渐红移,光学带隙随着压力的增加逐渐减小,样品的显微照片同样显示了带隙的变化过程,样品的颜色由透明变为近不透光的黄褐色,卸压后又变为透明的状态。
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