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硫化物具有非常复杂的结构和独特物理化学性质,在离子交换、光催化、吸附、半导体、非线性光学等各领域都具有潜在的应用价值,因此它们的合成、结构和性能研究已成为无机化学领域中一个十分活跃的存在。随着现代科技的迅猛发展以及高科技领域发展的实际需求,具有特定结构和性质的多功能材料的合成、性能研究也越来越引人注目。该论文综述了近年来国内外的研究进展,设计了可行的实验方案,以新型碱(土)金属硫化物为研究对象开展工作,在测试粉末样品的纯度并表征的基础上,通过调整反应温度和时间生长了单晶,解析了它们的晶胞参数和晶体结构并测试其相关物理和化学性质。本文的主要研究内容和成果如下:1.碱土金属 A6B2CM4S16(A=Ba,Sr;B=Cu,Ag;C=Fe,Ni;M=Ge,Sn)系列的合成以及性质表征。该系列合成的10个化合物分别是Ba6Cu2FeGe4S16,Ba6Ag2FeGe4S16,Sr6Cu2FeGe4S16,Sr6Ag2FeGe4S16,Ba6Cu2FeSn4S16,Ba6Ag2FeSn4S16,Ba6Cu2NiSn4S16,Ba6Ag2NiSn4S16,Sr6Cu2FeSn4S16 和 Sr6Ag2FeSn4S16。该十个化合物空间群为I43d(no.220)。Ba6Cu2FeGe4S16 的晶胞参数为:a=14.2342(6)A,Z=4;Ba6Ag2FeGe4S16 的晶胞参数为:a=14.443(8)A,Z=4;Sr6Cu2FeGe4S16 的晶胞参数为:a=14.443(8)A,Z=4;Sr6Ag2FeGe4S16 的晶胞参数为:a=14.016(6)A,Z=4;Ba6Cu2FeSn4S16 的晶胞参数为:a=14.5260(7)A,Z=4;Ba6Ag2FeSn4S16 的晶胞参数为:a=14.443(8)A,Z=4;Ba6Cu2NiSn4S16 的晶胞参数为:a=14.5114(18)A,Z=4;Ba6Ag2NiSn4S16的晶胞参数为:a=14.7182(5)A,Z=4;Sr6Cu2FeSn4S16 的晶胞参数为:a=14.1349(6)A,Z=4;Sr6Ag2FeSn4S16 的晶胞参数为:a=14.2766(7)A,Z=4。该 10 个化合物是同构化合物,该结构是由B|CS4四面体和MS4四面体顶角相连形成的三维框架结构。其中B原子和C原子无序占据Wyckoff位置(12a),B原子的占有率为66.6%,C原子的占有率为33.3%。固体紫外可见漫反射的测试结果表明化合物的带隙分别为:Ba6Cu2FeGe4S16:1.69 eV,Ba6Ag2FeGe4S16:1.70 eV,Sr6Cu2FeGe4S16:1.63 eV,Sr6Ag2FeGe4S16:1.32 eV,Ba6Ag2FeSn4S16:1.23 eV,Ba6Cu2NiSn4S16:0.82 eV,Sr6Cu2FeSn4S16:1.53 eV。磁性测试的结果表明:Ba6Cu2FeGe4S16 和 Ba6Ag2FeGe4S16均具有顺磁性。2.碱金属 E2FGe3S8(E=Rb,Cs;F=Mn,Fe),Rb2FSi3S8(F=Mn,Fe),Cs2MnSi3S8和Rb2CoGe3S8系列中,合成的8个化合物为中除Rb2MnGe3S8之外其他7个均为同构化合物。Cs2FeGe3S8、Cs2MnGe3S8、Cs2MnSi3S8、Rb2CoGe3S8、Rb2FeGe3S8、Rb2FeSi3S8和 Rb2MnSi3S8 空间群为P21/n。Cs2FeGe3S8 晶胞参数为:a=7.3020(7)A,b=17.0383(18)A,c=12.5860(13)A,β=97.946(2)°,Z=4。Cs2MnGe3S8 晶胞参数为:a=7.3771(10)A,b=17.133(2)A,c=12.6583(17)A,β=97.417(5)°,Z=4。Cs2MnSi3S8晶胞参数为:a=7.2781(6)A,b=16.7531(14)A,c=12.7933(10)A,β=97.4661(17)°,Z=4。Rb2CoGe3S8 晶胞参数为:a=7.1913(14)A,b=16.811(3)A,c=12.167(2)A,β=95.599(3)°,Z=4。Rb2FeGe3S8 晶胞参数为:a=7.2355(5)A,b=16.8797(12)A,c=12.2057(9)A,β=96.339(3)°,Z=4。Rb2FeSi3S8 晶胞参数为:a=7.1289(8)A,b=16.510 7(17)A,c=12.2473(13)A,β=97.858(3)°,Z=4。Rb2MnSi3S8 晶胞参数为:a=7.1855(9)A,b=16.592(2)A,c=12.3301(16)A,β=97.103(3)°,Z=4。Rb2MnGe3S8 的空间群为P212121,其晶胞参数为:a=7.2752(5)A,b=12.1575(9)A,c=16.8433(13)A,Z=4。P-XRD图像表明了粉末样品的成功合成。固体紫外可见漫反射的测试结果表明该8个化合物的带隙分别为:Cs2FeGe3S8:1.60 eV,Cs2MnGe3S8:2.74 eV,Cs2MnSi3S8:2.55 eV,Rb2CoGe3S8:2.29 eV,Rb2FeGe3S8:1.67 eV,Rb2FeSi3S8:1.35 eV,Rb2MnGe3S8:2.03 eV。磁性测试的结构表明:Cs2FeGe3S8、Cs2MnGe3S8、Cs2MnSi3S8、Rb2CoGe3S8、Rb2FeGe3S8、Rb2FeSi3S8、Rb2MnGe3S8 和 Rb2MnSi3S8 均具有反铁磁性,其中Rb2CoGe3S8具有较高的奈尔转变温度(TN=23.49 K)。3.Ba6Li2FeSn4S16、Ba3Li2Sn2S8、Sr6Li2FeSn4S16 和 Sr3Li2Sn2S8 系列 4 个化合物的多晶合成、单晶生长以及性质表征。Ba6Li2FeSn4S16、Ba3Li2Sn2S8、Sr6Li2FSn4S16进行了粉末的合成,其中Ba6Li2FeSn4S16和Sr6Li2FeSn4S16的样品情况良好。Ba6Li2FSn4S16和Ba3Li2Sn2S8进行了紫外可见光漫反射的测试。四个化合物中仅Ba6Li2FeSn4S16长出了单晶。Ba6Li2FeSn4S16晶体属于立方晶系,空间群为I43d(no.220),其晶胞参数为:a=14.589(3)A。4.设计合成 Ba3Cu2Ge2S8、Ba3Cu2Sn2S8、Ba3Ag2Ge2S8、Ba3Ag2Sn2S8、Ba3Ag2Sb2S8、Ba3Li2Ge2S8、Ba3Li2Sn2S8、Ba3Li2Sb2S8 和 Sr3Cu2Sn2S8。其中 Ba3Cu2Sn2S8、Ba3Ag2Sn2S8、Sr3Cu2Sn2S8的粉末样品情况良好。9个化合物中仅Sr3Cu2Sn2S8长出单晶。晶体属于立方晶系,空间群为I43d(no.220),其晶胞参数为:a=14.1300(10)A。Sr3Cu2Sn2S8是一个有CuS4四面体和SnS4四面体顶角相连形成的三维网络结构。该不对称单元中含有一个Sr原子,一个Cu原子,一个Sn原子和两个S原子。