육포화칼슘

Calcium hexaboride
육포화칼슘
CaHexaboride.jpg
이름
IUPAC 이름
육포화칼슘
기타 이름
붕산칼슘
식별자
3D 모델(JSmol)
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.031.374 Edit this at Wikidata
EC 번호
  • 234-525-3
펍켐 CID
  • InChi=1S/B6.Ca/c1-2-3(1)5(1)4(1,2)6(2,3)5;/q-2;+2 checkY
    키: PXRBHCRNGSE-UHFFFAOYSA-N checkY
  • InChi=1/B6.Ca/c1-2-3(1)5(1)4(1,2)6(2,3)5;/q-2;+2
  • [B-]123B45B16[B-]47B52B376.[Ca+2]
특성.
CAB6
어금질량 104.94 g/190
외관 검은 가루
밀도 2.45 g/cm3
녹는점 2,235°C(4,055°F, 2,508K)
불용성인
구조
큐빅
Pm3mh[1]; O
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
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Infobox 참조 자료

헥사보라이드 칼슘(가끔 붕산칼슘)은 칼슘과 붕소의 화합물로 화학식 CaB가6 있다.전기전도도가 높고 경도, 화학적 안정성, 용해점 등이 높아 중요한 소재다.저밀도의 흑색, 윤기 있고 화학적으로 불활성 분말이다.6보론 원자와 칼슘 원자를 결합한 6보론 원자의 팔면 단위를 가진 금속 육면체에 전형적인 입방 구조를 가지고 있다.[2]CaB와6 란타넘 도핑된 CaB는6 모두 약한 강자성을 보이는데, 이는 칼슘과 붕소가 자성이 아니며, 일반적으로 강자성에 필요한 내부 3d 또는 4f 전자껍질을 가지고 있지 않기 때문에 주목할 만한 사실이다.

특성.

CaB는6 과거 초전도성, 발란스 변동, 콘도 효과 등 다양한 특이 물리적 특성 때문에 조사된 바 있다.[3]그러나 CaB의6 가장 주목할 만한 특성은 강자성이다.예기치 않게 높은 온도(600K)와 낮은 자기 모멘트(0. 이하)에서 발생한다.이 고온 강자성의 기원은 희석된 전자 가스의 강자성 단계, 붕산칼슘에서 추정된 흥분 상태와의 연결 또는 샘플 표면의 외부 불순물이다.불순물은 철과 니켈을 포함할 수 있는데, 아마도 샘플을 준비하기 위해 사용되는 붕소의 불순물에서 나온 것일 것이다.[4]

CaB는6 HO2, MeOH(메탄올), EtOH(에탄올)에서 용해되지 않고 산에서 천천히 용해된다.[5]마이크로 경도는 27GPA, 크누프 경도는 2600kg/mm2, 영계수는 379GPA, 순수 결정의 경우 전기저항성은 2·10Ω10·m 이상이다.[6][7]CaB는6 에너지 갭이 1.0 eV로 추정되는 반도체다.많은 CaB6 검체의 낮은 반금속 전도성은 불순물 및 비스토이치 측정 가능성으로 인한 의도하지 않은 도핑으로 설명할 수 있다.[8]

구조정보

헥사보라이드 칼슘의 결정구조는 세포중심에 칼슘이 있는 입방체 격자와 B-B 결합에 의해 정점에 연결된 붕소 원자의 작고 규칙적인 옥타헤드라로 3차원 붕소 네트워크를 제공한다.[5]각각의 칼슘은 24개의 가장 가까운 붕소 원자를[1] 가지고 있다. 칼슘 원자는 입방체의 정점에 위치한 8개의 칼슘 원자의 그룹 사이에 구멍이 생기도록 단순한 입방 패킹으로 배열되어 있다.[9]단순한 입방구조는 팔면 B군의6 도입으로 확장되며, 그 구조는 칼슘과 육면체군의 CsCl 유사 포장이다.[9]헥사보라이드 칼슘을 설명하는 또 다른 방법은 CsCl형 구조에서 금속과62− B 8각 중합체 음이온을 갖는 것이다. Calcium 원자가 Cs 부위와 Cl6 부위에서 B 옥타헤드라를 차지하는 것이었다.[10]Ca-B 결합 길이는 3.05 å이고 B-B 결합 길이는 1.7 å이다.[9]

43Ca NMR 데이터는 -56.0ppm에서 Δ를peak, -41.3ppm에서 Δ를iso 포함하며, 여기서 Δ는iso 피크 최대 +0.85 폭으로 측정되며, 음의 변화는 높은 조정 번호에 기인한다.[10]

라만 데이터: 헥사보라이드 칼슘은 활성 모드1g A, Eg, T로2g 인해 각각 754.3, 1121.8, 1246.9cm의−1 라만 피크를 가진다.[1]

Observed Vibrational Frequencies cm−1 : 1270(strong) from A1g stretch, 1154 (med.) and 1125(shoulder) from Eg stretch, 526, 520, 485, and 470 from F1g rotation, 775 (strong) and 762 (shoulder) from F2g bend, 1125 (strong) and 1095 (weak) from F1u bend, 330 and 250 from F1u translation, and 880 (med.) and 779 from F2u bend.[1]

준비

  • 산업 생산에 대한 주요 반응 중 하나는 다음과 같다.[6]
CaO + 3 B2O3 + 10 Mg → CaB6 + 10 MgO

CaB6 분말을 생산하는 다른 방법은 다음과 같다.

  • 1000 °C에서 칼슘, 산화칼슘 및 붕소의 직접 반응
Ca + 6B → CaB6
Ca(OH)2 +7B → CaB6 + BO(g) + H2O(g)
CaCl2 + 6NaBH4 → CaB6 + 2NaCl + 12H2 + 4Na

상대적으로 품질이 떨어지는 재료가 된다.[12]

  • 예를 들어 음극 재료로 사용하기 위해 순수 CaB6 단일 결정을 생산하기 위해, 이렇게 획득한 CaB6 분말을 구역 용해 기법으로 더욱 재분석 및 정제한다.일반적인 성장률은 30cm/h이고 수정 크기는 ~1x10cm이다.[11]
  • 단결정 CaB6 나노와이어(지름 15~40nm, 길이 1~10마이크로미터)는 860~900°C에서 산화칼슘(CaO) 분말 위에 디보레인(BH26)을 열분해 Ni촉매가 존재하는 상태에서 얻을 수 있다.[7]

사용하다

헥사보라이드 칼슘은 붕소 알로이드를[5] 제조하는 데 사용되며 무산소 구리를 생산하는 데 탈산제로 사용된다.후자는 구리 내 붕소의 용해도가 낮기 때문에 재래식 인 탈산화 구리보다 전도성이 높다.[6]또한 CaB는6 고온 재료, 표면 보호, 연마재, 공구 및 내마모성 재료로 사용될 수 있다.

CaB는6 전도성이 뛰어나고 작업기능이 낮아 뜨거운 음극재로도 활용할 수 있다.헥사보라이드 칼슘은 높은 온도에서 사용하면 산화하여 그 성질을 저하시키고 사용 가능한 수명을 단축시킨다.[13]

CaB는6 N형 열전소재의 경우 전력계수가 일반 열전소재인 BiTe와23 PbTe보다 크거나 비슷하기 때문에 유망한 후보물질이다.[7]

또한 CaB는 탄소 접합 굴절에서 항산화제로도 사용될 수 있다.

주의사항

육각화칼슘은 눈, 피부, 호흡기를 자극한다.이 제품은 적절한 보호 안약과 의복으로 취급해야 한다.육각화칼슘을 배수구에 넣거나 물을 넣지 마십시오.

참고 항목

참조

  1. ^ a b c d Yahia, S.; Turrell, S.; Turrell, G.; Mercurio, J. P. (1990). "Infrared and Raman spectra of hexaborides: force-field calculations, and isotopic effects". J. Mol. Struct. 224 (1–2): 303–312. Bibcode:1990JMoSt.224..303Y. doi:10.1016/0022-2860(90)87025-S.
  2. ^ Matkovich, V. I. (1977). Boron and Refractory Borides. Berlin: Springer-Verlag. ISBN 0-387-08181-X.
  3. ^ J. Etourneau; P. Hagenmuller (1985). "Structure and physical features of the rare-earth borides". Philos. Mag. B. 52 (3): 589. Bibcode:1985PMagB..52..589E. doi:10.1080/13642818508240625..
  4. ^ Young, D. P.; et al. (1999). "High-temperature weak ferromagnetism in a low-density free-electron gas". Nature. 397 (6718): 412–414. Bibcode:1999Natur.397..412Y. doi:10.1038/17081. PMID 29667965. S2CID 204991033.
  5. ^ a b c d "Calcium boride – Dictionary of Inorganic Compounds". University Press. Cambridge. 1. 1992.
  6. ^ a b c "Borides: Solid State Chemistry". Encyclopedia of Inorganic Chemistry. Vol. 1. West Sussex, England: John Wiley & Sons. 1994.
  7. ^ a b c Terry T. Xu; Jian-Guo Zheng; Alan W. Nicholls; Sasha Stankovich; Richard D. Piner; Rodney S. Ruoff (2004). "Single-Crystal Calcium Hexaboride Nanowires: Synthesis and Characterization". Nano Lett. 4 (10): 2051–2055. Bibcode:2004NanoL...4.2051X. doi:10.1021/nl0486620.
  8. ^ S. Souma; et al. (2003). "Electronic Band Structure and Fermi Surface of CaB6 Studied by Angle-Resolved Photoemission Spectroscopy". Phys. Rev. Lett. 90 (2): 027202. Bibcode:2003PhRvL..90b7202S. doi:10.1103/PhysRevLett.90.027202. PMID 12570575.
  9. ^ a b c Wells, A. F. (1984). Structural Inorganic Chemistry. Oxford: Clarendon Press. pp. 1055–1056. ISBN 0-19-855125-8.
  10. ^ a b Zhongijie, L.; Smith, M. E.; Sowrey, F. E.; Newport, R. J. (2004). "Probing the local structural environment of calcium by natural-abundance solid-state 43Ca NMR" (PDF). Physical Review B. 69 (22): 224107. Bibcode:2004PhRvB..69v4107L. doi:10.1103/PhysRevB.69.224107.
  11. ^ a b S. Otani (1998). "Preparation of CaB6 crystals by the floating zone method". Journal of Crystal Growth. 192 (1–2): 346–349. Bibcode:1998JCrGr.192..346O. doi:10.1016/S0022-0248(98)00444-8.
  12. ^ Shi, L.; et al. (2003). "Low Temperature Synthesis and Characterization of Cubic CaB6 Ultrafine Powders". Chem. Lett. 32 (10): 958. doi:10.1246/cl.2003.958.
  13. ^ Zhigang R. Li; Hong Meng (2006). Organic light-emitting materials and devices. CRC Press. p. 516. ISBN 1-57444-574-X.

추가 읽기