非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究

刘红艳 房春晖 房艳 周永全 朱发岩 戈海文 杨子祥 唐玉玲

引用本文: 刘红艳, 房春晖, 房艳, 周永全, 朱发岩, 戈海文, 杨子祥, 唐玉玲. 非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究[J]. 物理化学学报, 2014, 30(11): 1979-1986. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409251 shu
Citation:  LIU Hong-Yan, FANG Chun-Hui, FANG Yan, ZHOU Yong-Quan, ZHU Fa-Yan, GE Hai-Wen, YANG Zi-Xiang, TANG Yu-Ling. EXAFS Study of the Structure of Amorphous Nickel Borate[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(11): 1979-1986. doi: 10.3866/PKU.WHXB201409251 shu

非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目(21373251) (21373251)

    中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX2-EW-307)资助 (KZCX2-EW-307)

摘要:

由摩尔比分别为1:2和1:8的NiCl2·6H2O和Na2B4O7·10H2O作为反应物, 合成两种非晶态镍硼酸盐, 同时通过水热法合成β-Ni(OH)2. 化学分析和热重-微商热重法(TG-DTG)分析结果确定两种非晶态镍硼酸盐的分子组成分别为NiO·0.8B2O3·4.5H2O和NiO·B2O3·3H2O. 激光拉曼(Raman)实验结果表明镍硼酸盐样品中主要存在的硼氧阴离子为B3O3(OH)52-和B2O(OH)62-. 同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)方法对样品进行结构解析, 通过数据拟合给出样品中Ni 原子周围近邻配位原子种类、配位数以及原子间距离. 用不同晶体结构作为标准对两种非晶态镍硼酸盐进行拟合的结果表明, 样品中Ni 原子周围局域结构与Ni3B2O6晶体(ICSD No.31387)中的吻合较好. Ni 原子周围配位原子为O、B和Ni, 对于NiO·0.8B2O3·4.5H2O, 配位数分别为5.7、3.8和3.8, 配位距离分别为0.208、0.263 和0.311 nm; 对于NiO·B2O3·3H2O, 配位数分别为6.0、4.0 和4.0, 配位距离分别为0.207、0.262和0.310 nm.

English

    1. [1]

      (1) Dinca, M.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci . U. S. A. 2010, 107, 10337. doi: 10.1073/pnas.1001859107

      (1) Dinca, M.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci . U. S. A. 2010, 107, 10337. doi: 10.1073/pnas.1001859107

    2. [2]

      (2) Chen, X.; Xue, H. P.; Chang, X. N.; Zhang, L.; Zhao, Y. H.; Zuo, J. L.; Zang, H. G.; Xiao,W. Q. J. Alloy. Compd. 2006, 425, 96. doi: 10.1016/j.jallcom.2006.01.068(2) Chen, X.; Xue, H. P.; Chang, X. N.; Zhang, L.; Zhao, Y. H.; Zuo, J. L.; Zang, H. G.; Xiao,W. Q. J. Alloy. Compd. 2006, 425, 96. doi: 10.1016/j.jallcom.2006.01.068

    3. [3]

      (3) Zhang, Y.; Liang, J. K.; Chen, X. L.; He, M.; Xu, T. J. Alloy. Compd. 2001, 327, 96. doi: 10.1016/S0925-8388(01)01405-0(3) Zhang, Y.; Liang, J. K.; Chen, X. L.; He, M.; Xu, T. J. Alloy. Compd. 2001, 327, 96. doi: 10.1016/S0925-8388(01)01405-0

    4. [4]

      (4) Keszler, D. A. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1999, 4, 155. doi: 10.1016/S1359-0286(99)00011-X(4) Keszler, D. A. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 1999, 4, 155. doi: 10.1016/S1359-0286(99)00011-X

    5. [5]

      (5) Giese, R. F., Jr. Science 1966, 154, 1453. doi: 10.1126/science.154.3755.1453(5) Giese, R. F., Jr. Science 1966, 154, 1453. doi: 10.1126/science.154.3755.1453

    6. [6]

      (6) Ma, R. Z.; Bando, Y.; Sato, T.; lberg, D.; Zhu, H. G.; Xu, C. L.;Wu, D. H. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3467. doi: 10.1063/1.1517178(6) Ma, R. Z.; Bando, Y.; Sato, T.; lberg, D.; Zhu, H. G.; Xu, C. L.;Wu, D. H. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3467. doi: 10.1063/1.1517178

    7. [7]

      (7) Debart, A.; Revel, B.; Dupont, L.; Montagne, L.; Leriche, J. B.; Touboul, M.; Tarascon, J. M. Chem. Mater. 2003, 15, 3683. doi: 10.1021/cm030057v(7) Debart, A.; Revel, B.; Dupont, L.; Montagne, L.; Leriche, J. B.; Touboul, M.; Tarascon, J. M. Chem. Mater. 2003, 15, 3683. doi: 10.1021/cm030057v

    8. [8]

      (8) Bediako, D. K.; Lassalle-Kaiser, B.; Surendranath, Y.; Yano, J. Yachandra, V. K.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6801. doi: 10.1021/ja301018q(8) Bediako, D. K.; Lassalle-Kaiser, B.; Surendranath, Y.; Yano, J. Yachandra, V. K.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 6801. doi: 10.1021/ja301018q

    9. [9]

      (9) Bediako, D. K.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3662. doi: 10.1021/ja3126432(9) Bediako, D. K.; Surendranath, Y.; Nocera, D. G. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 3662. doi: 10.1021/ja3126432

    10. [10]

      (10) Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2009, 48, 10001. doi: 10.1021/ic901328v(10) Nocera, D. G. Inorg. Chem. 2009, 48, 10001. doi: 10.1021/ic901328v

    11. [11]

      (11) Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci . U. S. A. 2006, 103,15729. doi: 10.1073/pnas.0603395103(11) Lewis, N. S.; Nocera, D. G. Proc. Natl. Acad. Sci . U. S. A. 2006, 103,15729. doi: 10.1073/pnas.0603395103

    12. [12]

      (12) Menaka, S. E.; Sharma, S.; Ramanujachary, K. V.; Lofland, S. E.; Ganguli, A. K. J. Colloid Interface Sci. 2011, 360, 393. doi: 10.1016/j.jcis.2011.04.100(12) Menaka, S. E.; Sharma, S.; Ramanujachary, K. V.; Lofland, S. E.; Ganguli, A. K. J. Colloid Interface Sci. 2011, 360, 393. doi: 10.1016/j.jcis.2011.04.100

    13. [13]

      (13) Pang, H.; Lu, Q. Y.; Chen, C. Y.; Liu, X. R.; Gao, F. J. Mater. Chem. 2011, 21, 13889. doi: 10.1039/c1jm10923e(13) Pang, H.; Lu, Q. Y.; Chen, C. Y.; Liu, X. R.; Gao, F. J. Mater. Chem. 2011, 21, 13889. doi: 10.1039/c1jm10923e

    14. [14]

      (14) Menaka, S. E.; Lofland, S. E.; Ramanujachary, K. V.; Ganguli, A. K. J. Organomet. Chem. 2010, 695, 1002. doi: 10.1016/j.jorganchem.2009.10.023(14) Menaka, S. E.; Lofland, S. E.; Ramanujachary, K. V.; Ganguli, A. K. J. Organomet. Chem. 2010, 695, 1002. doi: 10.1016/j.jorganchem.2009.10.023

    15. [15]

      (15) Liu, X. F.; Zhu,W. C.; Cui, X. L.; Liu, T.; Zhang, Q. Powder Technol. 2012, 222, 160. doi: 10.1016/j.powtec.2012.02.026(15) Liu, X. F.; Zhu,W. C.; Cui, X. L.; Liu, T.; Zhang, Q. Powder Technol. 2012, 222, 160. doi: 10.1016/j.powtec.2012.02.026

    16. [16]

      (16) Götz,W. Naturwissenschaften 1963, 50, 567.(16) Götz,W. Naturwissenschaften 1963, 50, 567.

    17. [17]

      (17) Wu, M. Y.;Wang, J. M.; Zhang, J. Q.; Cao, C. N. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 523. [吴梅银, 王建明, 张鉴清, 曹楚南. 物理化学学报, 2005, 21, 523.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20050513(17) Wu, M. Y.;Wang, J. M.; Zhang, J. Q.; Cao, C. N. Acta Phys. -Chim. Sin. 2005, 21, 523. [吴梅银, 王建明, 张鉴清, 曹楚南. 物理化学学报, 2005, 21, 523.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20050513

    18. [18]

      (18) Ren, J. X.; Zhou, Z.; Yan, J. Acta phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 738. [任俊霞, 周震, 阎杰. 物理化学学报, 2007, 23, 738.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20070522(18) Ren, J. X.; Zhou, Z.; Yan, J. Acta phys. -Chim. Sin. 2007, 23, 738. [任俊霞, 周震, 阎杰. 物理化学学报, 2007, 23, 738.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20070522

    19. [19]

      (19) Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences. Analysis of Salt and Brine; Science Press: Beijing, 1988; pp 47-55. [中国科学院青海盐湖研究所. 卤水和盐的分析方法. 北京: 科学出版社, 1988: 47-55.](19) Qinghai Institute of Salt Lakes, Chinese Academy of Sciences. Analysis of Salt and Brine; Science Press: Beijing, 1988; pp 47-55. [中国科学院青海盐湖研究所. 卤水和盐的分析方法. 北京: 科学出版社, 1988: 47-55.]

    20. [20]

      (20) Teo, B. K. EXAFS: Basic Principles and Data Analysis; Springer-Verlag: New York, 1986; pp 34-78.(20) Teo, B. K. EXAFS: Basic Principles and Data Analysis; Springer-Verlag: New York, 1986; pp 34-78.

    21. [21]

      (21) Koningsberger, D. C.; Prins, R. X-ray Absorption: Principles, Applications, Techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES ; Wiley-Interscience: New York, 1988; pp 42-88.(21) Koningsberger, D. C.; Prins, R. X-ray Absorption: Principles, Applications, Techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES ; Wiley-Interscience: New York, 1988; pp 42-88.

    22. [22]

      (22) Newville, M.; Ravel, R.; Haskel, D.; Rehr, J. J.; Stern, E. A.; Yacoby, Y. Phys. B: Condensed Matter 1995, 208&209, 154.(22) Newville, M.; Ravel, R.; Haskel, D.; Rehr, J. J.; Stern, E. A.; Yacoby, Y. Phys. B: Condensed Matter 1995, 208&209, 154.

    23. [23]

      (23) Newville, M.; Livins, P.; Yacoby, Y.; Rehr, J. J.; Stern, E. A. Phys. Rev. B 1993, 47, 14126. doi: 10.1103/PhysRevB.47.14126(23) Newville, M.; Livins, P.; Yacoby, Y.; Rehr, J. J.; Stern, E. A. Phys. Rev. B 1993, 47, 14126. doi: 10.1103/PhysRevB.47.14126

    24. [24]

      (24) Wang, Q.W.; Liu,W. H. X-ray Absorption Fine Structure and Application; Science Press: Beijing, 1994; pp 14-52. [王其武, 刘文汉. X 射线吸收精细结构及其应用. 北京: 科学出版社, 1994: 14-52.](24) Wang, Q.W.; Liu,W. H. X-ray Absorption Fine Structure and Application; Science Press: Beijing, 1994; pp 14-52. [王其武, 刘文汉. X 射线吸收精细结构及其应用. 北京: 科学出版社, 1994: 14-52.]

    25. [25]

      (25) Stern, E. A. Phys. Rev. B 1993, 48, 9825. doi: 10.1103/PhysRevB.48.9825(25) Stern, E. A. Phys. Rev. B 1993, 48, 9825. doi: 10.1103/PhysRevB.48.9825

    26. [26]

      (26) Xing,W.; Li, F.; Yan, Z. F.; Lu, G. Q. J. Power Sources 2004, 134, 324. doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.03.038(26) Xing,W.; Li, F.; Yan, Z. F.; Lu, G. Q. J. Power Sources 2004, 134, 324. doi: 10.1016/j.jpowsour.2004.03.038

    27. [27]

      (27) Wang, C. C.; Li, J. H.; Sun, Y. F.; Zhu, X. Q.; Huang, C. J.; Weng,W. Z.;Wan, H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2421. [汪彩彩, 李建辉, 孙毅飞, 朱晓权, 黄传敬, 翁维正, 万惠霖. 物理化学学报, 2011, 27, 2421.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110932(27) Wang, C. C.; Li, J. H.; Sun, Y. F.; Zhu, X. Q.; Huang, C. J.; Weng,W. Z.;Wan, H. L. Acta Phys. -Chim. Sin. 2011, 27, 2421. [汪彩彩, 李建辉, 孙毅飞, 朱晓权, 黄传敬, 翁维正, 万惠霖. 物理化学学报, 2011, 27, 2421.] doi: 10.3866/PKU.WHXB20110932

    28. [28]

      (28) Yan, J.; Sun,W.; Zhang, Q.; Fan, Z. J.;Wei, F. J. Mater. Chem. 2012, 22, 11494. doi: 10.1039/c2jm30221g(28) Yan, J.; Sun,W.; Zhang, Q.; Fan, Z. J.;Wei, F. J. Mater. Chem. 2012, 22, 11494. doi: 10.1039/c2jm30221g

    29. [29]

      (29) Fu, G. R.; Hu, Z. A.; Xie, L. J.; Jin, X. Q.; Xie, Y. L.;Wang, Y. X.; Zhang, Z. Y.; Yang, Y. Y.;Wu, H. Y. Int. J. Electrochem. Sci. 2009, 4, 1052.(29) Fu, G. R.; Hu, Z. A.; Xie, L. J.; Jin, X. Q.; Xie, Y. L.;Wang, Y. X.; Zhang, Z. Y.; Yang, Y. Y.;Wu, H. Y. Int. J. Electrochem. Sci. 2009, 4, 1052.

    30. [30]

      (30) Ni, X. M.; Zhao, Q. B.; Li, B. B.; Cheng, J.; Zheng, H. G. Solid State Commun. 2006, 137, 585. doi: 10.1016/j.ssc.2006.01.033(30) Ni, X. M.; Zhao, Q. B.; Li, B. B.; Cheng, J.; Zheng, H. G. Solid State Commun. 2006, 137, 585. doi: 10.1016/j.ssc.2006.01.033

    31. [31]

      (31) Liu, Z. H.; Gao, B.; Li, S. N.; Hu, M. C.; Xia, S. P. Spectrochim. Acta A 2004, 60, 3125. doi: 10.1016/j.saa.2004.02.027(31) Liu, Z. H.; Gao, B.; Li, S. N.; Hu, M. C.; Xia, S. P. Spectrochim. Acta A 2004, 60, 3125. doi: 10.1016/j.saa.2004.02.027

    32. [32]

      (32) Jia, Y. Z.; Gao, S. Y.; Xia, S. P.; Li, J. Spectrochim. Acta A 2000, 56, 1291. doi: 10.1016/S1386-1425(99)00227-9(32) Jia, Y. Z.; Gao, S. Y.; Xia, S. P.; Li, J. Spectrochim. Acta A 2000, 56, 1291. doi: 10.1016/S1386-1425(99)00227-9

    33. [33]

      (33) Yamauchi, S.; Doi, S. J. Wood Sci. 2003, 49, 227. doi: 10.1007/s10086-002-0466-x(33) Yamauchi, S.; Doi, S. J. Wood Sci. 2003, 49, 227. doi: 10.1007/s10086-002-0466-x

    34. [34]

      (34) Zhou, Y. Q.; Fang, C. H.; Fang, Y.; Zhu, F. Y. Spectrochim. Acta A 2011, 83, 82. doi: 10.1016/j.saa.2011.07.081(34) Zhou, Y. Q.; Fang, C. H.; Fang, Y.; Zhu, F. Y. Spectrochim. Acta A 2011, 83, 82. doi: 10.1016/j.saa.2011.07.081

    35. [35]

      (35) Zhu, F. Y.; Fang, C. H.; Fang, Y.; Zhou, Y. Q.; Xu, S.; Tao, S.; Cao, L. D. Acta Chim. Sin. 2012, 70, 445. [朱发岩, 房春晖, 房艳, 周永全, 许沙, 陶松, 曹领帝. 化学学报, 2012, 70, 445.] doi: 10.6023/A1105313(35) Zhu, F. Y.; Fang, C. H.; Fang, Y.; Zhou, Y. Q.; Xu, S.; Tao, S.; Cao, L. D. Acta Chim. Sin. 2012, 70, 445. [朱发岩, 房春晖, 房艳, 周永全, 许沙, 陶松, 曹领帝. 化学学报, 2012, 70, 445.] doi: 10.6023/A1105313

    36. [36]

      (36) Frost, R. L.; Xi, Y. F. Spectrochim. Acta A 2012, 96, 89. doi: 10.1016/j.saa.2012.04.087(36) Frost, R. L.; Xi, Y. F. Spectrochim. Acta A 2012, 96, 89. doi: 10.1016/j.saa.2012.04.087

    37. [37]

      (37) Rajamathi, M.; Kamath, P. V.; Seshadri, R. J. Mater. Chem. 2000, 10, 503. doi: 10.1039/a905651c(37) Rajamathi, M.; Kamath, P. V.; Seshadri, R. J. Mater. Chem. 2000, 10, 503. doi: 10.1039/a905651c

    38. [38]

      (38) Kostecki, R.; Mclarnon, F. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 485. doi: 10.1149/1.1837437(38) Kostecki, R.; Mclarnon, F. J. Electrochem. Soc. 1997, 144, 485. doi: 10.1149/1.1837437

    39. [39]

      (39) McEwen, R. S. J. Phys. Chem. 1971, 75, 1782. doi: 10.1021/j100681a004(39) McEwen, R. S. J. Phys. Chem. 1971, 75, 1782. doi: 10.1021/j100681a004

    40. [40]

      (40) Wells, A. F. Srrucrural Inorganic Chemistry; Oxford University Press: London, 1975; pp 257-259.

      (40) Wells, A. F. Srrucrural Inorganic Chemistry; Oxford University Press: London, 1975; pp 257-259.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  581
  • 文章访问数:  816
  • HTML全文浏览量:  33
文章相关
  • 发布日期:  2014-10-30
  • 收稿日期:  2014-08-06
  • 网络出版日期:  2014-09-25
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章