金屬雜氮團簇和的生成及光解

李陶琦，丁可偉,2，劉紅利，卜建華，楊 斌，劉 衛，葛忠學,2

(1.西安近代化學研究所，陜西 西安 710065； 2.氟氮化工資源高效開發與利用國家重點實驗室，陜西 西安 710065)

引 言

氮團簇是新型綠色高能量密度材料候選物[1]，但是其穩定性差，制備困難。由于金屬易與全氮基團通過配位、靜電等作用形成金屬雜氮團簇，能提高全氮基團的穩定性，因此金屬雜氮團簇以其豐富多樣的結構和相對較好的穩定性吸引了國內外研究人員的關注。

Knapp C等[2]合成了Bi(N3)2；Klap?tke T M等[3]合成了Se(N3)2；Villinger A等[4]合成了Te(N3)2，用核磁進行了表征，并用紅外光譜或拉曼光譜進行了檢測和理論計算驗證；Gagliardi L等[5]通過理論計算研究了四疊氮化物形態的金屬雜氮團簇M(N3)4(M=Ti、Zr、Hf、Th)；Li Q S等[6]用密度泛函理論研究了三疊氮化物形態的金屬雜氮團簇M(N3)3(M=Sc、Y、La、Al、Ga、In、Tl)和四疊氮化物形態的M(N3)4(M=Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb)的結構及穩定性。

1 實 驗

1.1 試劑和儀器

疊氮化鈉、氮化硼，純度均為99.5%，上海麥克林生物試劑有限責任公司；鐵粉、鈷粉和鎳粉，純度均為99%，細度均為80μm，北京百靈威科技有限公司；氮氣，純度99.99%，西安衛光氣體有限公司.

飛行時間質譜儀[8]，西安近代化學研究所自制；Nd:YAG Surelite II-10激光器，美國Continuum公司。

1.2 實驗過程

2 結果與討論

2.1 鐵雜氮團簇的生成與光解

利用532nm納秒激光濺射Fe/BN底物生成的鐵雜氮團簇質譜圖如圖1所示。

圖1 激光濺射Fe/BN生成的質譜圖

圖2 波長266nm激光光解的質譜圖

2.2 鈷雜氮團簇的生成與光解

利用532nm激光濺射Co/BN生成的鈷雜氮團簇質譜如圖3所示。

圖3 激光濺射Co/BN生成的質譜圖

圖4 波長266nm激光光解的質譜圖

2.3 鎳雜氮團簇的生成與光解

利用532nm的納秒激光濺射Ni/BN生成的鎳雜氮團簇質譜圖如圖5所示。

圖5 激光轟擊Ni/BN生成的質譜圖

說明實驗體系中殘留的少量水參與了團簇NiN4的生成反應，也說明Ni(H2O)N4的穩定性好于NiN4。

圖6 波長266nm激光光解的質譜圖

2.4 金屬雜氮團簇和的特點

鐵、鈷、鎳同屬于副族ⅧB，但波長532nm激光濺射Fe/BN、Co/BN和Ni/BN生成的金屬雜氮團簇各有特點。

在相同實驗條件下，鐵、鈷、鎳3種金屬雜氮團簇所含最大氮原子數不同，分別為8、12和8。

3 結 論