当前位置:
X-MOL 学术
›
Chem. Mater.
›
论文详情
Our official English website, www.x-mol.net, welcomes your
feedback! (Note: you will need to create a separate account there.)
Solid Solution (V1–xNbx)OPO4 (0.1 ≤ x < 1.0): A Combined Experimental and Theoretical Study to Understand Substitution Effects on the Structure, Bonding, and Catalytic Behavior
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2024-11-14 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.4c02144 Sylvia Lorraine Kunz, Robert Glaum, Sven Titlbach, Thomas Bredow, Frank Rosowski, Stephan A. Schunk
Chemistry of Materials ( IF 7.2 ) Pub Date : 2024-11-14 , DOI: 10.1021/acs.chemmater.4c02144 Sylvia Lorraine Kunz, Robert Glaum, Sven Titlbach, Thomas Bredow, Frank Rosowski, Stephan A. Schunk
Single-phase synthesis of αII-VOPO4 has been achieved by meticulous control of the seed formation and water vapor. The solid solution (V1–xNbx)OPO4 (0.1 ≤ x < 1.0) (αII-VOPO4/MoOPO4-type structure) has been obtained by solution combustion synthesis. It is thermodynamically stable only for x ≥ 0.8; for smaller x values, equilibration leads to β-VOPO4 and (V0.2Nb0.8)OPO4. With increasing niobium content, the a-axis of the tetragonal unit cell increases, while the c-axis decreases. Calculated model structures (density functional theory (DFT) using CRYSTAL17, PW1PW hybrid functional, and D3 dispersion correction) suggest that the dopant Nb5+ cations lead to less distorted [(VV ≡ O)O4O] octahedra in their vicinity. The experimental vibrational (IR, Raman) and electronic ultraviolet/visible (UV/vis) spectra show considerable variation with composition, perfectly reflecting the calculated dopant effects. These results suggest that within the solid solution [(VV ≡ O)O4O] and [(NbV ≡ O)O4O] polyhedra are present as in the boundary phases in addition to just one type of geometrically slightly modified [(VV ≡ O)O4O] and [(NbV ≡ O)O4O] groups. The continuous variation of lattice parameters with x is related to the concentration of these four types of polyhedra. Reversible reduction (hydrogen) and reoxidation (air) of (V1–xNbx)OPO4 are possible at 400 °C. Thus, (V0.5VNb0.5V)OPO4 yields (V0.5IIINbV)O0.5PO4, which decomposes at 800 °C in a sealed ampule to VIIIPO4 and NbVOPO4.
中文翻译:
固溶体 (V1–xNbx)OPO4 (0.1 ≤ x < 1.0):一项结合实验和理论的研究,旨在了解取代对结构、键合和催化行为的影响
α II-VOPO4 的单相合成是通过对种子形成和水蒸气的精细控制来实现的。固溶体 (V1–xNbx)OPO4 (0.1 ≤ x < 1.0) (α II-VOPO 4/MoOPO4 型结构)是通过固溶体燃烧合成获得的。它仅在 x ≥ 0.8 范围内具有热力学稳定性;对于较小的 x 值,平衡导致 β-VOPO4 和 (V0.2Nb0.8)OPO4。随着铌含量的增加,四方晶胞的 a 轴增加,而 c 轴减小。计算的模型结构(使用 CRYSTAL17、PW1PW 杂化泛函和 D3 色散校正的密度泛函理论 (DFT))表明,掺杂剂 Nb5+ 阳离子导致它们附近 [(VV ≡ O)O4O] 八面体的扭曲较小。实验振动(IR、Raman)和电子紫外/可见光 (UV/vis) 光谱显示出相当大的成分变化,完美地反映了计算出的掺杂剂效应。这些结果表明,在固溶体中,除了一种几何略有改性的 [(V、V、≡≡ O)O、4O]、O、4O]和 [(Nb ≡V、≡ O)O、4 O]基团外,还存在与边界相一样的多面体。晶格参数随 x 的连续变化与这四种多面体的浓度有关。 (V1–xNbx)OPO4 的可逆还原(氢气)和再氧化(空气)在 400 °C 下是可能的。 因此,(V0.5VNb0.5V)OPO4 产生 (V0.5IIINbV)O0.5PO4,它在 800 °C 的密封安瓿瓶中分解为 VIIIPO4 和 NbVOPO4。
更新日期:2024-11-15
中文翻译:
固溶体 (V1–xNbx)OPO4 (0.1 ≤ x < 1.0):一项结合实验和理论的研究,旨在了解取代对结构、键合和催化行为的影响
α II-VOPO4 的单相合成是通过对种子形成和水蒸气的精细控制来实现的。固溶体 (V1–xNbx)OPO4 (0.1 ≤ x < 1.0) (α II-VOPO 4/MoOPO4 型结构)是通过固溶体燃烧合成获得的。它仅在 x ≥ 0.8 范围内具有热力学稳定性;对于较小的 x 值,平衡导致 β-VOPO4 和 (V0.2Nb0.8)OPO4。随着铌含量的增加,四方晶胞的 a 轴增加,而 c 轴减小。计算的模型结构(使用 CRYSTAL17、PW1PW 杂化泛函和 D3 色散校正的密度泛函理论 (DFT))表明,掺杂剂 Nb5+ 阳离子导致它们附近 [(VV ≡ O)O4O] 八面体的扭曲较小。实验振动(IR、Raman)和电子紫外/可见光 (UV/vis) 光谱显示出相当大的成分变化,完美地反映了计算出的掺杂剂效应。这些结果表明,在固溶体中,除了一种几何略有改性的 [(V、V、≡≡ O)O、4O]、O、4O]和 [(Nb ≡V、≡ O)O、4 O]基团外,还存在与边界相一样的多面体。晶格参数随 x 的连续变化与这四种多面体的浓度有关。 (V1–xNbx)OPO4 的可逆还原(氢气)和再氧化(空气)在 400 °C 下是可能的。 因此,(V0.5VNb0.5V)OPO4 产生 (V0.5IIINbV)O0.5PO4,它在 800 °C 的密封安瓿瓶中分解为 VIIIPO4 和 NbVOPO4。