Zintl相化合物α-BaZn2P2的合成、结构和性能
Synthesis, Structure, and Properties of Zintl Phase Compound α-BaZn2P2
作者单位E-mail
白明成 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200444
中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800 
 
潘明艳 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800  
汪琳 上海大学材料科学与工程学院, 上海 200444 wanglinn@shu.edu.cn 
齐红基 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800  
王虎 中国科学院上海光学精密机械研究所, 强激光材料重点实验室, 上海 201800  
摘要: 通过Sn助熔剂法在高温下合成一种Zintl相化合物α-BaZn2P2,通过X射线单晶衍射确定其晶体结构与α-BaCu2S2同构,属于Pnma空间群。α-BaZn2P2的晶格参数为:a=0.976 78(5)nm,b=0.413 34(2)nm,c=1.060 55(5)nm。与高温相β-BaZn2P2的层状结构不同,低温相α-BaZn2P2具有三维网格结构。其中ZnP4四面体通过共边和共顶2种方式连接形成阴离子框架,Ba2+作为阳离子填隙其中。基于密度泛函理论计算了该化合物的能带结构和态密度,结果表明该化合物是窄带隙半导体(Eg=0.4 eV)。另外,DSC和变温XRD结果表明高温下α-BaZn2P2分解为Ba4P5,ZnP4等二元相。
关键词: Zintl相化合物  磷族化合物  晶体结构  电子结构
基金项目: 国家自然科学基金(No.11304193,11375112)资助项目。
Abstract: A Zintl phase compound α-BaZn2P2, was synthesized through the high-temperature Sn-flux reaction. Single-crystal X-ray diffraction was used to accurately determine its structure, which is similar to α-BaCu2S2-type structure (Pnma). The cell parameters of α-BaZn2P2 are a=0.976 78(5) nm, b=0.413 34(2) nm, c=1.060 55(5) nm. Unlike high-temperature-phase β-BaZn2P2, which has a layer structure, low-temperature-phase α-BaZn2P2 has a three-dimensional network structure, where ZnP4 tetrahedra form an anion frame by sharing sides or vertices, with Ba2+ cations residing within. The band structure and state density of the compound were calculated using density functional theory. The results indicate that the compound is a narrow-bandgap semiconductor (Eg=0.4 eV). In addition, differential scanning calorimetry and temperature-dependent XRD results show that α-BaZn2P2 decomposes into binary phases like Ba4P5 and ZnP4 at high temperatures.
Keywords: Zintl phase compound  phosphorus compounds  crystal structure  electronic structure
投稿时间:2017-09-08 修订日期:2017-12-22
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白明成,潘明艳,汪琳,齐红基,王虎.Zintl相化合物α-BaZn2P2的合成、结构和性能[J].无机化学学报,2018,34(2):277-282.
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