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摘要
利用金刚石压腔装置和激光加热技术,在高温高压下对KCl—O2体系进行化学反应研究。实验中先将样品体系预压到37 GPa,然后对样品进行激光加热处理,加热温度(1 800±200) K,淬火至常温后进行激光拉曼测试。拉曼测试结果显示KCl—O2体系在高温高压下发生了新奇的化学反应,生成三方(P-3c1)结构的非传统化合物KCl3、少量KClO4、固体Cl2(Cmca)以及可能存在的另外一种非传统化合物KO4。实验中P-3c1-KCl3高压下测到了11个拉曼振动峰,基于P-3c1-KCl3第一性原理拉曼光谱的理论计算,将这11个拉曼振动峰进行振动模式归属。P-3c1-KCl3在卸压过程中拉曼峰强度逐渐变弱,于压力小于10 GPa时逐渐分解变成KCl和Cl2,反映其不能在常压下保存。KO4在高压下受到金刚石拉曼峰的干扰难以检测到拉曼峰,而在常压下打开金刚石压腔后测到了KO4的3个拉曼振动峰。实验显示易吸潮的KO4黑色粉末能够保存到常压。KCl3和KO4中分别具有带分数负电荷的非线性对称Cl—Cl—Cl聚阴离子链和O—O原子对,反映高压有利于形成非常规聚阴离子(Cl-3)和阴离子(O-4),表现出与常压或者低压不一样的化学特性。实验显示在高压下存在数个不同寻常的化学反应,通过对反应物和生成物的氧化还原价态分析显示, O得到电子由0价变成负价态,而Cl失去电子由负价态变成0价或者正价态,反映高压下O得电子能力强于Cl。这些新奇的化学反应以及非常规聚氯阴离子化合物P-3c1-KCl3的实验观察为合成具有奇特性质的聚阴离子化合物提供了新的思路。
- 出版日期2020
- 单位中国科学院广州地球化学研究所; 中国科学院大学
