硫酸鉍堿金屬?gòu)?fù)鹽的合成及電化學(xué)性能研究.pdf

1、探索新晶體材料是晶體領(lǐng)域研究中非常重要的一部分，也是促進(jìn)新能源研發(fā)和實(shí)踐工作的必然趨勢(shì)。在眾多晶體材料中，硫酸鹽晶體是非常重要的一族。本論文采用中熱固相法合成出了三種新型硫酸鉍堿金屬?gòu)?fù)鹽晶體：NaBi(SO4)2、KBi(SO4)2和RbBi(SO4)2，另外，采用水熱合成法成功制得新型異雙金屬混合酸根復(fù)鹽晶體BiCu2(TeO3)(SO4)(OH)3。晶體衍射數(shù)據(jù)都是在Bruker APEX-II CCD X-射線單晶衍射儀上收集的，

2、運(yùn)用SHELX-2013軟件以直接法解析得到晶體結(jié)構(gòu)。采用循環(huán)伏安法、交流阻抗法、充放電法來(lái)測(cè)試硫酸鉍堿金屬?gòu)?fù)鹽的電化學(xué)性能，還采用了傅立葉紅外光譜儀、紫外可見(jiàn)近紅外光譜儀對(duì)它們的性質(zhì)進(jìn)行了表征和分析。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.NaBi(SO4)2晶體以單斜空間群P21/c結(jié)晶，晶胞參數(shù):a=9.4340(18)?,b=7.0536(13)?,c=9.4489(18)?,β=95.839(3)°，Z=4。沿著[100]方

3、向其晶體結(jié)構(gòu)是由無(wú)數(shù)個(gè)SO4四面體和BiO8雙帽三棱柱連接構(gòu)成的二維[Bi(SO4)2]-層狀結(jié)構(gòu)，Na+位于層與層之間。其中，每一個(gè)SO4四面體周圍環(huán)繞著四個(gè)BiO8雙帽三棱柱，SO42-中的一個(gè)O同時(shí)連接兩個(gè)Bi原子，其余三個(gè)O原子單獨(dú)各自連接一個(gè)Bi原子。
　　2.KBi(SO4)2晶體以單斜空間群C2/c結(jié)晶，晶胞參數(shù):a=13.052(2)?,b=5.3577(10)?,c=9.4127(17)?,β=102.031(3

4、)°，Z=4; RbBi(SO4)2晶體同樣以單斜空間群C2/c結(jié)晶，晶胞參數(shù):a=13.501(5)?,b=5.3688(19)?,c=9.467(3)?,β=102.697(6)°，Z=4。它們的結(jié)構(gòu)可以描述為：沿著[100]方向相鄰的BiO8四方反棱柱通過(guò)兩個(gè) SO4四面體連接形成無(wú)限的一維[Bi(SO3)2]3+鏈，平行的鏈與鏈之間通過(guò)SO4中的O3連接，在[001]方向形成二維的[Bi(SO4)2]-層狀結(jié)構(gòu),層與層之間由K+

5、或Rb+隔開(kāi)。拉曼和紅外光譜很好的證實(shí)了晶體結(jié)構(gòu)中存在的S-O振動(dòng)、O-Bi-O以及晶格振動(dòng)。紫外可見(jiàn)漫反射光譜測(cè)得它們的禁帶寬度分別為4.46 eV、4.18 eV、4.15 eV。
　　3. BiCu2(TeO3)(SO4)(OH)3晶體以單斜空間群 P21/n結(jié)晶，晶胞參數(shù): a=9.5513(15)?,b=6.3022(10)?,c=13.955(2)?,Z=4,其晶體結(jié)構(gòu)是由兩種CuO6八面體形成的二維層狀結(jié)構(gòu)[Cu3O

6、10]14-與扭曲 BiO8雙帽三棱柱，TeO3三角錐，SO4四面體連接而形成的三維隧道框架結(jié)構(gòu)。拉曼和紅外光譜很好的證實(shí)了晶體結(jié)構(gòu)中存在的TeO32-、SO42-、OH-等基團(tuán)。紫外可見(jiàn)漫反射光譜測(cè)得化合物的禁帶寬度為3.85 eV。
　　4.論文首次嘗試把硫酸鉍堿金屬?gòu)?fù)鹽作為電極材料。高頻區(qū)的交流阻抗圖表明硫酸鉍堿金屬?gòu)?fù)鹽作為電極材料是合適的。在6 M KOH溶液中掃描速率為5 mV/s下，NaBi(SO4)2，KBi(SO4