過渡金屬化合物的合成研究取得重要進展
過渡金屬化合物因為其*的力、熱、光、電、磁學性質以及表現出的眾多協同效應而成為無機固體化學領域的研究熱點。由長春應用化學研究所稀土資源利用國家重點實驗室(籌)孟健研究員主持，由北京科技大學邢獻然教授和長春應化所武志堅、曹學強研究員等組成的研究團隊承擔的國家自然科學基金重點項目“過渡金屬化合物的合成及其特殊性質的研究”日前通過國家自然科學基金委組織的專家鑒定。專家認為該項目取得的研究成果具有重要的學術意義和廣泛的實際應用價值，達到同類研究的先進水平。

    一、針對過渡金屬化合物的結構、化學鍵的成鍵與電學及磁學性質的關系，進行了化合物的結構設計，開展了構效關系理論模擬，力圖闡明化合物晶體結構與物理性質的關系。

    對YBaMn2O5的電學和磁學性質進行了研究，發現此類化合物隨著Mn-O-Mn角度的變化，其磁耦合由G型反鐵磁轉變到A型反鐵磁，理論計算結果既支持了實驗結果，也驗證了Goodenough的磁耦合理論。

    成功地預測了一種新型的化合物CaCu3Fe4O12 的熱力學穩定性，并具有亞鐵磁性半金屬結構，極有可能成為一種新型的自旋電子材料。我們的文章發表后不久，日本京都大學Y.Shimakawa教授的研究小組成功地合成出了該化合物，充分證明理論研究的可靠性和前瞻性。

    二、從結構設計出發，研究了化合物的結構畸變與物理性質的關系，提出了化合物中離子與電子傳導的機理，設計合成了中低溫條件下性能良好的氧離子導體。

    自行設計、研制了一套較完整的電學性質測試系統，可以自動控制測量材料的導電率和Seebeck系數。溫度和氧分壓的測試范圍廣(1~10-17Pa，室溫~1000℃)，可以模擬任何氧分壓條件的氣氛；設計合成了新型固體氧化物電解質La2Mo2O9、La3MMo2O12以及雙鈣鈦礦結構氧化物，發現它在中溫區的氧離子電導率高于傳統的螢石與鈣鈦礦結構固體電解質。發現Mo離子的d軌道的相互作用可以形成t2g軌道的直接重疊，可以認為Mo離子的電子通過σ鍵或π鍵躍遷到臨近的Mo離子上，進而產生了電子的傳導。進一步完善了離子與電子傳導機理。

    三、對一系列的鉛基鈦酸鹽陶瓷進行了研究，通過Rietveld方法進行了化合物的全譜擬合的結構精修，用有序-無序模型解決了化合物中B位的有序-無序問題，發現了由過渡金屬離子的摻雜可以很好調節化合物的熱膨脹性質，發現了近零膨脹的新材料。

    通過設計合成和結構畸變的方法，對鉛基鈦酸鹽陶瓷(1-x-y)PbTiO3-xBiFeO3-yBi(Ti1/2Zn1/2)O3進行了研究，通過Rietveld對他們的結構進行了精修，用有序-無序模型解決了B位的有序-無序問題；發現在-140？700℃具有零膨脹特性的PbTiO3-0.1BiFeO3-0.3Bi(Zn1/2Fe1/2)O3基化合物。

    研究了稀土摻雜的鉛基鈦酸鹽系列化合物的合成、晶體結構、熱膨脹性，相應的固溶區限、化合物的非化學計量性、固溶化合物的熱力學穩定性、固溶化合物(納米顆粒)形貌與固溶度的關系等，發現負熱膨脹材料固體電解質Zr1-xYbxW2O8，在300-700℃為氧離子導體；增加Y加雜提高空位濃度，提高離子電導率。并制備出熱膨脹系數可調，且陶瓷力學性能良好的負熱膨脹復合材料ZrW2O8/Al2O3陶瓷。增強了鉛基鈦酸鹽的負熱膨脹特性，發現了可以調節至(近)零膨脹TEC材料。
過渡金屬化合物的合成研究取得重要進展