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新疆理化所Nat Commun:拓展硼酸盐结构化学的新进展
更新日期:2021-06-11  

   硼酸盐因具有丰富的结构类型,稳定的物化性能,在新型光电功能晶体材料、核废料分离和隔离、商业化玻璃、非晶态氧化物催化剂、锂/镁离子电池等领域具有重要的应用。近90年来,研究人员相继发现近4000种硼酸盐化合物,而其结构化学作为调控性能的关键,决定着硼酸盐物理、化学性能的极限,这也使得硼酸盐结构化学和构效关系研究一直是该领域的热点。理论上,硼酸盐结构中B原子可以与O亲核体通过spsp2sp3杂化作用,形成直线型BO2、三角形BO3和四面体的BO4基本基团。但是,纵观近4000种硼酸盐化合物,关于直线型BO2基团鲜有报道,目前仅在极少数的磷灰石矿物中发现该类基团,是极为罕见的硼酸盐的基本构筑单元,这也使得对该类基团的研究滞后。

  针对此问题,中国科学院新疆理化技术研究所潘世烈研究团队与美国西北大学Kenneth R. Poeppelmeier等人将相关研究成果Expanding the chemistry of borates with functional [BO2]- anions发表在《自然.通讯》(Nature Communications, 2021, 12, 2597, DOI: 10.1038/s41467-021-22835-4)。

   

  他们成功获得了一例硼酸盐新化合物K5Ba2(B10O17)2(BO2),该化合物结构中具有罕见的直线型BO2基团,亦是目前首例含有全部B-O键合构型的硼酸盐化合物。该团队通过固体核磁共振实验结合理论计算鉴定了其结构中存在的BO2基团,为今后该类基团的鉴别提供了参考。通过第一性原理阐明,相较于传统BO3BO4基团,BO2基团具有更高的光学各向异性,基于此设计的仅含有BO2基团K(BO2)具有极大的双折射率(0.18@1064 nm),将深紫外双折射晶体的双折射率值推向了新高度,为设计合成高性能双折射晶体提供了新基因。

  (摘自X-MOL