中文名称 Cs(Be2Li)Al2Si6O18，一种填充铯的主-客体结构和它的结构-性能随温度和压力的变化外文翻译资料

 2022-08-03 19:54:16

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材料科学与工程学院

本科毕业设计（论文）外文资料翻译

原文名称Cs(Be2Li)Al2Si6O18, a cesium-stuffed host-guest structure, and its structure-property variations with temperature and pressure

原文作者Martin Ende, G. Diego Gatta, Paolo Lotti, Alexander Grandtner, Ronald Miletich

原文出版物 Journal of Solid State Chemistry

翻译内容页码 1-32

中文名称 Cs(Be2Li)Al2Si6O18，一种填充铯的主-客体结构和它的结构-性能随温度和压力的变化

铯填充的主客体结构Cs(Be2Li)Al2Si6O18及其结构性质随温度和压力的变化

Martin Endea,*, G.Diego Gattab, Paolo Lottib, Alexander Grandtnera, Ronald Mileticha

文章信息 摘要

关键词：

绿柱石结构类型

主客框架结构

二阶相变

Cs协调

高气压

低温

在单晶上原位研究绿柱石型材料(Cs,Na)[(Be2Li)Al2Si6O18]的固态结构，在静水和粉样品高压条件下(Ple;9.8GPa)以及温度变化(83le;Tle;1173 K)，通过拉曼光谱、x射线和同步加速器衍射，研究显示，从R3c到非中心对称的R3c空间群对称性的不明显、容易被忽视的转变。在不断增大压力(Pc ~ 4 GPa)和减少温度(Tc 312plusmn;5 K),拉曼光谱演化中出现分裂和不连续、热膨胀系数和异常压缩行为。对非中心对称的扭曲源自Cs和Na客体原子通道内部与c轴平行。漫散射发生在所有测量数据集中，表示通道内置换缺陷后一个周期性近似~4.6。没有任何相邻通道之间的显著次序，确定的热膨胀率遵循相反的行为。相对于其他绿柱石型结构的R3c相。两个多态性的体积模量比较，连同观测到的纵波各向异性，到其他复杂的绿柱石型格架结构。然而，高压下对称性的降低导致骨架氧的独立位移位置，因此，协调数从[6 6]增加到[6 9] Cs。

1.简介

微孔框架结构的固态性在自分子水平上的多孔性以来，是材料科学的焦点。为各种应用提供了可能性，涵盖微筛、离子交换器、催化固体、离子和分子笼或作为核废料处理的主体材料。例如参考[1-5]分离的物理化学性质与框架外组件，它是宿主框架的稳定性自身及其对不断变化的条件的抵抗力决定了材料的能力。绿柱石型架[4]T13 [6]M2 [4]T26O18(例如T1=铍，锂；M=铝、铁、镁、钪；T2=硅，铝)出的结构，因为一方面它不代表典型的框架，另一方面它有一个明显的一维微孔。代表一个异质结(强， 共价键)框架，由四面体[4]T和八面体[6]米建筑单位，这种主机结构显示分离平行通道，在一维通道系统中(图S1， 补充)，因此具有高的固定能力框架外客体分子和适当大小的客体原子，例如铯离子。绿柱石型框架结构在自然界表现为几种(铝)硅酸盐化合物例如绿柱石(Be3Al2-Si6O18，空间群P6/mmc，[6])，bazzite (Be3Sc2Si6O18，[7])，stop paniite (Be3Sc2Si6O18，[8])和堇青石(Al3(Mg，Fe)2AlSi5O18， [9–11]).已知这些化合物在这些孔中容纳碱金属阳离子和各种分子挥发物(例如 H2O、二氧化碳或N2) [1，12]。最近，一系列公认的 绿柱石型□1-xM x[ [4]T13 [6]M2 [4]T26O18](m)y固体[ □ -空位，(m) -框架外客体分子]被(铯、钠、H2O)[(Be2Li)扩展 Al2Si6O18]，甚至在自然界中也称为宝石矿物 [13–19]。晶体学研究[16，18，19] 揭示了空间群R3c中的菱形超结构，T1位点上Li和Be阳离子之间的有序化。 此外，堆叠的六元Si6O18环内的通道单位显示最高的M 含量位于同结构。

Fig. 1. Sequence of T dependent Raman spectra obtained from a Cs[(Be2Li)Al2Si6O18] single crystal between (a) 83 K and 873 K and (b) 83 K and 468 K. Stars highlight fitted bands plotted in (c), which shows the temperature dependence Delta;nu;/Delta;T of the selected Raman bands. Data point colors help to match the corresponding spectra in (a) and (b). (For interpretation of the references to color in this figure legend, the reader is referred to the Web version of this article.)

Fig. 2. Sequence of high-P Raman spectra of Cs[(Be2Li)Al2Si6O18] compressed in argon. The scale of the x- and y-axes are changed at the break around 160 cm 1. P is given in GPa. Marked spectral features indicating a potential phase transition occurring between 3.5 and 5.3 GPa.

化合物(Cs, Na) [(Be2Li) Al2Si6O18]需要来自分布的电荷平衡~锂和铍1/3 ~ 2/3的个人网站。自然已报告样本往往表现出缺乏M 原子,这是化学计量的补偿由 (铍,锂)替换[4]T1网站,根据公式□1-xMthorn;x [(Be3-xLix) Al2Si6O18][16]。

尤其是铯通道在Cs((Be2Li) Al2Si6O18)的分数化合物中原子在这个开放的结构是独特的,这种材料的行为在non-ambient温度(T)和压力(P)条件下,通道组成,所扮演的角色是进入我们的兴趣的焦点。对Al3(Mg,Fe)2AlSi5O18骨架结构的研究揭示了静水压力下的异常压缩。具体来说，发现了不同寻常的线性体积压缩性，而低压段的斜率正(正常)演变

P gt; 0.35 GPa的体模量的演化规律为一个恒定的曲线，表明体模量略有增加。c轴也是如此，而a轴是可压缩性较低的轴，表现为传统的带压加强。对于堇青石来说，它与弹性软化现象有关，这是在6.9 GPa左右假设的结构转变之前的前体效应[10,20]。Al3(Mg,Fe)2Alsi5o18,技术上突出陶瓷组件[21],显示,较低的热膨胀系数和热冲击阻力高,明显的结构稳定性在高温条件下,尽管经历一个有序无序转变在高T这个结构类型似乎是小影响的高度稳定的能量沉积,通过高温或通过高辐照剂量(9、11),因此，作为一种潜在的核废料储存材料，它特别值得关注。Cs[(Be2Li)Al2Si6O18]可含有高达16%的Cs2O。为了继续研究绿柱石型类似相的结构-性质关系和相关的结构相变，我们计划通过现场测量研究Cs[(Be2Li)Al2Si6O18]在T和P下的弹性行为及其原子尺度上的变形机制。利用x射线衍射和拉曼光谱技术，在1 bar条件下对83 K ~ 1173 K的温度变化和9.8 GPa的等温压缩进行了原位研究。

2.方法

2.1样品材料和样品环境

单晶和粉末样品来自参考文献[18,19]使用的Sakavalana伟晶岩(马达加斯加)的同一宝石材料，其结构和化学特征都很好。因此，该试样的平均化学式。Ref.[19]:Cs0.565Rb0.027K0.017)sigma;0.600(Na0.101Ca0.024)sigma;0.125Be2.078Li0.922 (Mg0.002Mn0.002Fe0.003Al1.978)sigma;1.985(Al0.056Si5.944)sigma;6O18∙0.27H2O。所有的高压单晶研究都是在双面抛光定向晶体板(测量45 plusmn;5垂直于hk0平面，平行于晶体c轴，经x射线衍射定向制备。所有与温度相关的单晶研究都是在尺寸约140 times;20times;40mu;m。漫射散射在大约260 times;40。

Table 1

Parameters of the single-crystal XRD data collection and results of the structure refinements of rhombohedral Cs(Be2Li)Al2Si6O18(R3c or R3c, Z =18 )

a Disordered.

b w =1/{sigma;2(Fo2) [atimes;P]2 btimes;P};P= ([max(0,F2o)] 2 times; F2c)/3]

c Two different individuals

Fig. 3. (a) Pressure dependence Delta;nu;/Delta;P of selected prominent Raman bands as

obtained from the series of high-P Raman spectra, inclusive the determined

slope between 0 and 5 GPa. (b) Differences in Raman shifts between the modes

at 686 and 883 cm-1, compared to that at 111 cm?1, provide evidence for a

transition between 5 and 6 GPa.

190微米的大晶体碎片粘在卡普顿环上。高压条件实现ETH-type钻石铁细胞[22],用铁6

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