无机功能材料的结构、性能与化学键性质关系研究

本文使用复杂晶体化学键理论研究了无机功能材料的电子结构、性能与化学键参数之间的关系。具体的研究对象包括铜氧化物高温超导体、A格位和B格位掺杂ABO＿3型化合物以及镧碳团簇的结构、稳定性与振动光谱等问题。结果表明，对于Y123、Y124、Y247结构的高温超导体，发现当铜氧面的共价性小于铜氧链的共价性时，应该有超导现象产生，解释了在Y_(1-X)Pr_xBa_2Cu_3O_7中在Pr的掺杂浓度大于0.55时超导现象消失这一实验事实。而在其它系列高温超导体中没有发现此规律。据此我们预测在Y_(1-x)Pr_xBa_2Cu_3O_7中，只要Pr的价态小于3．15价，则不论Pr的浓度为多少超导现象永远不会消失：若Pr的价态完全为4.0价，则超导现象会在Pr的浓度大于0.19时消失。在Y_(1-x)Ca_xBa_2Cu_3O_(6+y)中，铜氧面上的载流子浓度是氧含量和Ca掺杂量相互竞争的结果。由Ca掺杂产生的载流子有一部分被束缚在了氧的周围，使得可流动的载流子的数目并未增加，甚至可能减小，从而导致超导温度下降。在对Tl系和Hg系的研究中，发现对于最高的超导温度有一个最佳的载流子浓度值，载流子浓度过高或过低均对超导不利。此外我们还发现对铜氧化物超导体，氧含量的变化既影响CuO链又影响CuO_2面内Cu-O键的共价性，而掺杂的阳离子的浓度只影响CuO_2面内键的共价性。以上这些结果说明本文尚未发现与超导有关的统一规律，同时也说明产生超导的原因是复杂的，还有待于进一步研究。对于ABO＿3型化合物，结构相变化使得化学键参数产生突变。对于镧碳团簇，发现在碳的个数小于10时，碳的个数为偶数时稀土位于碳环上时最稳定，碳的个数为奇数时稀土通过两个单键与碳环相连最稳定。