金属杂氮团簇和的生成及光解

李陶琦，丁可伟,2，刘红利，卜建华，杨 斌，刘 卫，葛忠学,2

(1.西安近代化学研究所，陕西 西安 710065； 2.氟氮化工资源高效开发与利用国家重点实验室，陕西 西安 710065)

引 言

氮团簇是新型绿色高能量密度材料候选物[1]，但是其稳定性差，制备困难。由于金属易与全氮基团通过配位、静电等作用形成金属杂氮团簇，能提高全氮基团的稳定性，因此金属杂氮团簇以其丰富多样的结构和相对较好的稳定性吸引了国内外研究人员的关注。

Knapp C等[2]合成了Bi(N3)2；Klapötke T M等[3]合成了Se(N3)2；Villinger A等[4]合成了Te(N3)2，用核磁进行了表征，并用红外光谱或拉曼光谱进行了检测和理论计算验证；Gagliardi L等[5]通过理论计算研究了四叠氮化物形态的金属杂氮团簇M(N3)4(M=Ti、Zr、Hf、Th)；Li Q S等[6]用密度泛函理论研究了三叠氮化物形态的金属杂氮团簇M(N3)3(M=Sc、Y、La、Al、Ga、In、Tl)和四叠氮化物形态的M(N3)4(M=Ti、Zr、Hf、Ge、Sn、Pb)的结构及稳定性。

1 实 验

1.1 试剂和仪器

叠氮化钠、氮化硼，纯度均为99.5%，上海麦克林生物试剂有限责任公司；铁粉、钴粉和镍粉，纯度均为99%，细度均为80μm，北京百灵威科技有限公司；氮气，纯度99.99%，西安卫光气体有限公司.

飞行时间质谱仪[8]，西安近代化学研究所自制；Nd:YAG Surelite II-10激光器，美国Continuum公司。

1.2 实验过程

2 结果与讨论

2.1 铁杂氮团簇的生成与光解

利用532nm纳秒激光溅射Fe/BN底物生成的铁杂氮团簇质谱图如图1所示。

图1 激光溅射Fe/BN生成的质谱图

图2 波长266nm激光光解的质谱图

2.2 钴杂氮团簇的生成与光解

利用532nm激光溅射Co/BN生成的钴杂氮团簇质谱如图3所示。

图3 激光溅射Co/BN生成的质谱图

图4 波长266nm激光光解的质谱图

2.3 镍杂氮团簇的生成与光解

利用532nm的纳秒激光溅射Ni/BN生成的镍杂氮团簇质谱图如图5所示。

图5 激光轰击Ni/BN生成的质谱图

说明实验体系中残留的少量水参与了团簇NiN4的生成反应，也说明Ni(H2O)N4的稳定性好于NiN4。

图6 波长266nm激光光解的质谱图

2.4 金属杂氮团簇和的特点

铁、钴、镍同属于副族ⅧB，但波长532nm激光溅射Fe/BN、Co/BN和Ni/BN生成的金属杂氮团簇各有特点。

在相同实验条件下，铁、钴、镍3种金属杂氮团簇所含最大氮原子数不同，分别为8、12和8。

3 结 论