金属硼化物的制备、性质与应用研究进展

赵小军 高胜利 刘志宏

引用本文: 赵小军, 高胜利, 刘志宏. 金属硼化物的制备、性质与应用研究进展[J]. 大学化学, 2023, 38(11): 95-105. doi: 10.3866/PKU.DXHX202302053 shu
Citation:  Xiaojun Zhao,  Shengli Gao,  Zhihong Liu. Progress in Preparation, Properties and Applications of Metal Borides[J]. University Chemistry, 2023, 38(11): 95-105. doi: 10.3866/PKU.DXHX202302053 shu

金属硼化物的制备、性质与应用研究进展

    通讯作者: 赵小军,Email:xjzhao@xauat.edu.cn; 刘志宏,Email:liuzh@snnu.edu.cn
  • 基金项目:

    2021年陕西省一流本科课程“无机化学”

摘要: 金属原子与硼原子间电荷转移量决定了金属硼化物中化学键的成键方式、成键强弱和功能特性。金属硼化物的制备、晶体结构和应用一直是化学和材料领域的研究热点。基于金属硼化物广泛的应用前景以及其在国内外多数基础无机化学教材中的介绍非常有限,本文结合史实文献和最新研究成果,重点介绍了碱金属/碱土金属硼化物、过渡金属硼化物和稀土金属硼化物的结构、性质、制备和应用研究进展。拓展了金属硼化物在教学中的深入介绍,有助于提升学生的知识视野,体现科学研究对本科教学内容改革的推进作用。

English

    1. [1]

      Akopov, G.; Yeung, M. T.; Kaner, R. B. Adv. Mater. 2017, 29 (21), 1604506.Akopov, G.; Yeung, M. T.; Kaner, R. B. Adv. Mater. 2017, 29 (21), 1604506.

    2. [2]

      Albert, B.; Hofmann, K. 10 Metal Borides:Versatile Structures and Properties. In Handbook of Solid State Chemistry; Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA:Weinheim, Germany, pp. 435-453.Albert, B.; Hofmann, K. 10 Metal Borides:Versatile Structures and Properties. In Handbook of Solid State Chemistry; Wiley-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA:Weinheim, Germany, pp. 435-453.

    3. [3]

      Pu, C.-Y.; Yu, R.-M.; Wang, T.; Xüe, Z.-Y.; Zhu, Y.-S.; Zhou, D.-W. Chinese Phys. B 2021, 30 (1), 537.Pu, C.-Y.; Yu, R.-M.; Wang, T.; Xüe, Z.-Y.; Zhu, Y.-S.; Zhou, D.-W. Chinese Phys. B 2021, 30 (1), 537.

    4. [4]

      Hermann, A.; McSorley, A.; Ashcroft, N. W.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (45), 18606.Hermann, A.; McSorley, A.; Ashcroft, N. W.; Hoffmann, R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134 (45), 18606.

    5. [5]

      顾学民, 龚毅生, 臧希文, 汤卡罗, 吕云阳, 曾文臻. 无机化学丛书. 第2卷. 北京:科学出版社, 1990:251-282.

    6. [6]

      Chen, H.; Zou, X. Inorg. Chem. Frontiers 2020, 7 (11), 2248.Chen, H.; Zou, X. Inorg. Chem. Frontiers 2020, 7 (11), 2248.

    7. [7]

      Kiessling, R.; Samuelson, O.; Lindstedt, G.; Kinell, P.-O. Acta Chem. Scand. 1950, 4, 146.Kiessling, R.; Samuelson, O.; Lindstedt, G.; Kinell, P.-O. Acta Chem. Scand. 1950, 4, 146.

    8. [8]

      Gvozdetskyi, V.; Hanrahan, M. P.; Ribeiro, R. A.; Kim, T. H.; Zhou, L.; Rossini, A. J.; Canfield, P. C.; Zaikina, J. V. Chem-Eur. J. 2019, 25 (16), 4123.Gvozdetskyi, V.; Hanrahan, M. P.; Ribeiro, R. A.; Kim, T. H.; Zhou, L.; Rossini, A. J.; Canfield, P. C.; Zaikina, J. V. Chem-Eur. J. 2019, 25 (16), 4123.

    9. [9]

      Pu, Z. L.; Zhang, T.; Liu, G.; Gauthier, X.; Chen, M. A.; Sun, S. Small Methods 2021, 5 (10), e2100699.Pu, Z. L.; Zhang, T.; Liu, G.; Gauthier, X.; Chen, M. A.; Sun, S. Small Methods 2021, 5 (10), e2100699.

    10. [10]

      Kapfenberger, C.; Hofmann, K.; Albert, B. Solid State Sci. 2003, 5 (6), 925.Kapfenberger, C.; Hofmann, K.; Albert, B. Solid State Sci. 2003, 5 (6), 925.

    11. [11]

      He, X.; Dong, X.; Wu, Q.; Zhao, Z.; Zhu, Q.; Oganov, A. R.; Tian, Y.; Yu, D.; Zhou, X.; Wang, H. Phys. Rev. B 2018, 97 (10), 100102.He, X.; Dong, X.; Wu, Q.; Zhao, Z.; Zhu, Q.; Oganov, A. R.; Tian, Y.; Yu, D.; Zhou, X.; Wang, H. Phys. Rev. B 2018, 97 (10), 100102.

    12. [12]

      Albert, B.; Hillebrecht, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48 (46), 8640.Albert, B.; Hillebrecht, H. Angew. Chem. Int. Ed. 2009, 48 (46), 8640.

    13. [13]

      Wang, D.; Zhou, H.; Hu, C.; Zhong, Y.; Oganov, A. R.; Rao, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (12), 8471.Wang, D.; Zhou, H.; Hu, C.; Zhong, Y.; Oganov, A. R.; Rao, G. Phys. Chem. Chem. Phys. 2017, 19 (12), 8471.

    14. [14]

      Wörle, D.; Nesper, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39 (13), 2439.Wörle, D.; Nesper, R. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39 (13), 2439.

    15. [15]

      Ren, K.; Yan, Y.; Zhang, Z.; Sun, M.; Schwingenschlögl, U. Appl. Surface Sci. 2022, 604, 154317.Ren, K.; Yan, Y.; Zhang, Z.; Sun, M.; Schwingenschlögl, U. Appl. Surface Sci. 2022, 604, 154317.

    16. [16]

      Dudenkov, I. V.; Solntsev, K. A. Russian J. Inorg. Chem. 2009, 54 (7), 1105.Dudenkov, I. V.; Solntsev, K. A. Russian J. Inorg. Chem. 2009, 54 (7), 1105.

    17. [17]

      Naslain, R.; Kasper, J. S. J. Solid State Chem. 1970, 1 (2), 150.Naslain, R.; Kasper, J. S. J. Solid State Chem. 1970, 1 (2), 150.

    18. [18]

      Albert, B. Angew. Chem. Inter. Ed. 1998, 37 (8), 1117.Albert, B. Angew. Chem. Inter. Ed. 1998, 37 (8), 1117.

    19. [19]

      Chang, J.; Zhang, T.; Ge, N. J. Solid State Chem. 2021, 296, 121962.Chang, J.; Zhang, T.; Ge, N. J. Solid State Chem. 2021, 296, 121962.

    20. [20]

      Morito, H.; Shibano, S.; Yamada, T.; Ikeda, T.; Terauchi, M.; Belosludov, R. V.; Yamane, H. Solid State Sci. 2020, 102, 106166.Morito, H.; Shibano, S.; Yamada, T.; Ikeda, T.; Terauchi, M.; Belosludov, R. V.; Yamane, H. Solid State Sci. 2020, 102, 106166.

    21. [21]

      Etourneau, J.; Ammar, A.; Villesuzanne, A.; Villeneuve, G.; Chevalier, B.; Whangbo, M. H. Inorg. Chem. 2003, 42 (14), 4242.Etourneau, J.; Ammar, A.; Villesuzanne, A.; Villeneuve, G.; Chevalier, B.; Whangbo, M. H. Inorg. Chem. 2003, 42 (14), 4242.

    22. [22]

      Nagamatsu, J.; Nakagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410 (6824), 63.Nagamatsu, J.; Nakagawa, N.; Muranaka, T.; Zenitani, Y.; Akimitsu, J. Nature 2001, 410 (6824), 63.

    23. [23]

      Liu, H.; Zhang, L.; Zhao, G.; Feng, G.; Min, G. Ceram. Int. 2015, 41 (6), 7745.Liu, H.; Zhang, L.; Zhao, G.; Feng, G.; Min, G. Ceram. Int. 2015, 41 (6), 7745.

    24. [24]

      Dorneles, L. S.; Venkatesan, M.; Moliner, M.; Lunney, J. G.; Coey, J. M. D. Appl. Phys. Lett. 2004, 85 (26), 6377.Dorneles, L. S.; Venkatesan, M.; Moliner, M.; Lunney, J. G.; Coey, J. M. D. Appl. Phys. Lett. 2004, 85 (26), 6377.

    25. [25]

      Chen, X.; Zhang, Y.; Qu, J.; Qu, X.; Zhang, B.; Zhao, Z.; Zhao, Y.; Wang, D.; Yin, H. Sep. Purif. Technol. 2022, 285, 120391.Chen, X.; Zhang, Y.; Qu, J.; Qu, X.; Zhang, B.; Zhao, Z.; Zhao, Y.; Wang, D.; Yin, H. Sep. Purif. Technol. 2022, 285, 120391.

    26. [26]

      Tynell, T.; Aizawa, T.; Ohkubo, I.; Nakamura, K.; Mori, T. J. Cryst. Growth 2016, 449, 10.Tynell, T.; Aizawa, T.; Ohkubo, I.; Nakamura, K.; Mori, T. J. Cryst. Growth 2016, 449, 10.

    27. [27]

      刘浩然. 高载流性能二硼化镁超导材料的制备及其钉扎机理的研究[博士学位论文]. 西安:西北工业大学, 2018.

    28. [28]

      Li, C.; Long, X.; Zhang, Q.; Li, T.; Wu, J.; Yao, Y. Nanoscale 2019, 11 (24), 11457.Li, C.; Long, X.; Zhang, Q.; Li, T.; Wu, J.; Yao, Y. Nanoscale 2019, 11 (24), 11457.

    29. [29]

      钟伟东, 梁导伦, 沈德魁. 推进技术, 2022, 43 (4), 1.

    30. [30]

      Young, D. P.; Hall, D.; Torelli, M. E.; Fisk, Z.; Sarrao, J. L.; Thompson, J. D.; Ott, H. R.; Oseroff, S. B.; Goodrich, R. G.; Zysler, R. Nature 1999, 397 (6718), 412.Young, D. P.; Hall, D.; Torelli, M. E.; Fisk, Z.; Sarrao, J. L.; Thompson, J. D.; Ott, H. R.; Oseroff, S. B.; Goodrich, R. G.; Zysler, R. Nature 1999, 397 (6718), 412.

    31. [31]

      Li, L.-H.; Chen, L.; Li, J.-Q.; Wu, L.-M. J. Phys. Chem. C 2009, 113 (34), 15384.Li, L.-H.; Chen, L.; Li, J.-Q.; Wu, L.-M. J. Phys. Chem. C 2009, 113 (34), 15384.

    32. [32]

      Kanakala, R.; Chitrada, K.; Raja, K. S. Mater. Lett. 2016, 170, 118.Kanakala, R.; Chitrada, K.; Raja, K. S. Mater. Lett. 2016, 170, 118.

    33. [33]

      Yin, H.; Tang, D.; Mao, X.; Xiao, W.; Wang, D. J. Mater. Chem. A 2015, 3 (29), 15184.Yin, H.; Tang, D.; Mao, X.; Xiao, W.; Wang, D. J. Mater. Chem. A 2015, 3 (29), 15184.

    34. [34]

      Chen, X. L.; Tu, Q. Y.; He, M.; Dai, L.; Wu, L. J. Phys-Condens. Mat. 2001, 13 (29), L723.Chen, X. L.; Tu, Q. Y.; He, M.; Dai, L.; Wu, L. J. Phys-Condens. Mat. 2001, 13 (29), L723.

    35. [35]

      Chung, H.-Y.; Weinberger, M. B.; Levine, J. B.; Kavner, A.; Yang, J.-M.; Tolbert, S. H.; Kaner, R. B. Science 2007, 316 (5823), 436.Chung, H.-Y.; Weinberger, M. B.; Levine, J. B.; Kavner, A.; Yang, J.-M.; Tolbert, S. H.; Kaner, R. B. Science 2007, 316 (5823), 436.

    36. [36]

      Li, Q.; Zhou, D.; Zheng, W.; Ma, Y.; Chen, C. Phys. Rev. Lett. 2013, 110 (13), 136403.Li, Q.; Zhou, D.; Zheng, W.; Ma, Y.; Chen, C. Phys. Rev. Lett. 2013, 110 (13), 136403.

    37. [37]

      Jiang, C.; Pei, Z.; Liu, Y.; Xiao, J.; Gong, J.; Sun, C. Phys. Status Solidia 2013, 210 (6), 1221.Jiang, C.; Pei, Z.; Liu, Y.; Xiao, J.; Gong, J.; Sun, C. Phys. Status Solidia 2013, 210 (6), 1221.

    38. [38]

      Malinovskis, P.; Palisaitis, J.; Persson, P. O. Å.; Lewin, E.; Jansson, U. J. Vacuum Sci. Technol. A 2016, 34 (3), 031511.Malinovskis, P.; Palisaitis, J.; Persson, P. O. Å.; Lewin, E.; Jansson, U. J. Vacuum Sci. Technol. A 2016, 34 (3), 031511.

    39. [39]

      Mayrhofer, P. H.; Mitterer, C.; Wen, J. G.; Greene, J. E.; Petrov, I. Appl. Phys. Lett. 2005, 86 (13), 131909.Mayrhofer, P. H.; Mitterer, C.; Wen, J. G.; Greene, J. E.; Petrov, I. Appl. Phys. Lett. 2005, 86 (13), 131909.

    40. [40]

      Labov, S.; Bowyer, S.; Steele, G. Appl. Opt. 1985, 24 (4), 576.Labov, S.; Bowyer, S.; Steele, G. Appl. Opt. 1985, 24 (4), 576.

    41. [41]

      Vrubel, H.; Hu, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51 (51), 12703.Vrubel, H.; Hu, X. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51 (51), 12703.

    42. [42]

      Carenco, S.; Portehault, D.; Boissière, C.; Mézailles, N.; Sanchez, C. Chem. Rev. 2013, 113 (10), 7981.Carenco, S.; Portehault, D.; Boissière, C.; Mézailles, N.; Sanchez, C. Chem. Rev. 2013, 113 (10), 7981.

    43. [43]

      金智康, 韦童, 许超, 贾洪柏, 宋俊杰, 祝宏亮, 杜向博文, 彭正鑫, 王刚, 刘军, 等. 无机化学学报, 2022, 38 (12), 2392.

    44. [44]

      Osaka, T.; Ishibashi, H.; Endo, T.; Yoshida, T. Electrochim. Acta 1981, 26 (3), 339.Osaka, T.; Ishibashi, H.; Endo, T.; Yoshida, T. Electrochim. Acta 1981, 26 (3), 339.

    45. [45]

      Bai, Y.; Wu, Y.; Zhou, X.; Ye, Y.; Nie, K.; Wang, J.; Xie, M.; Zhang, Z.; Liu, Z.; Cheng, T.; et al. Nat. Commun. 2022, 13 (1), 6094.Bai, Y.; Wu, Y.; Zhou, X.; Ye, Y.; Nie, K.; Wang, J.; Xie, M.; Zhang, Z.; Liu, Z.; Cheng, T.; et al. Nat. Commun. 2022, 13 (1), 6094.

    46. [46]

      Lourie, O. R.; Jones, C. R.; Bartlett, B. M.; Gibbons, P. C.; Ruoff, R. S.; Buhro, W. E. Chem. Mater. 2000, 12 (7), 1808.Lourie, O. R.; Jones, C. R.; Bartlett, B. M.; Gibbons, P. C.; Ruoff, R. S.; Buhro, W. E. Chem. Mater. 2000, 12 (7), 1808.

    47. [47]

      成会明, 范月英, 魏永良, 苏革, 张伟刚, 刘敏, 沈祖洪. 一种纳米氮化硼管的制备方法:CN1238304[P]. 1998-05-14.

    48. [48]

      Steven, A. High Energy Density Boride Batteries:EP1135818A4[P]. U. S. Patent. 1999-09-07.Steven, A. High Energy Density Boride Batteries:EP1135818A4[P]. U. S. Patent. 1999-09-07.

    49. [49]

      王雅东, 艾新平, 杨汉西. 电化学, 2005, No. 1, 16.

    50. [50]

      Zhang, J.; Liu, Y.; Li, X.; Zeng, Z.; Cheng, X.; Wang, Y.; Tu, W.; Pan, M. J. Power Sources 2019, 419, 6.Zhang, J.; Liu, Y.; Li, X.; Zeng, Z.; Cheng, X.; Wang, Y.; Tu, W.; Pan, M. J. Power Sources 2019, 419, 6.

    51. [51]

      Wang, Y. D.; Ai, X. P.; Cao, Y. L.; Yang, H. X. Electrochem. Commun. 2004, 6 (8), 780.Wang, Y. D.; Ai, X. P.; Cao, Y. L.; Yang, H. X. Electrochem. Commun. 2004, 6 (8), 780.

    52. [52]

      Zhou, W. C.; Yang, H. X.; Shao, S. Y.; Ai, X. P.; Cao, Y. L. Electrochem. Commun. 2006, 8 (1), 55.Zhou, W. C.; Yang, H. X.; Shao, S. Y.; Ai, X. P.; Cao, Y. L. Electrochem. Commun. 2006, 8 (1), 55.

    53. [53]

      Chen, Y.; Zhou, T.; Li, L.; Pang, W. K.; He, X.; Liu, Y.-N.; Guo, Z. ACS Nano 2019, 13 (8), 9376.Chen, Y.; Zhou, T.; Li, L.; Pang, W. K.; He, X.; Liu, Y.-N.; Guo, Z. ACS Nano 2019, 13 (8), 9376.

    54. [54]

      Chai, S.; Zhang, L.; Zhang, W.; Bao, X.; Guo, Y.; Han, X.; Ma, X. Appl. Clay Sci. 2022, 218, 106426.Chai, S.; Zhang, L.; Zhang, W.; Bao, X.; Guo, Y.; Han, X.; Ma, X. Appl. Clay Sci. 2022, 218, 106426.

    55. [55]

      Li, Z.; Li, P.; Meng, X.; Lin, Z.; Wang, R. Adv. Mater. 2021, 33 (42), 2102338.Li, Z.; Li, P.; Meng, X.; Lin, Z.; Wang, R. Adv. Mater. 2021, 33 (42), 2102338.

    56. [56]

      Guan, B.; Zhang, Y.; Fan, L.; Wu, X.; Wang, M.; Qiu, Y.; Zhang, N.; Sun, K. ACS Nano 2019, 13 (6), 6742.Guan, B.; Zhang, Y.; Fan, L.; Wu, X.; Wang, M.; Qiu, Y.; Zhang, N.; Sun, K. ACS Nano 2019, 13 (6), 6742.

    57. [57]

      Guan, B.; Fan, L.; Wu, X.; Wang, P.; Qiu, Y.; Wang, M.; Guo, Z.; Zhang, N.; Sun, K. J. Mater. Chem. A 2018, 6 (47), 24045.Guan, B.; Fan, L.; Wu, X.; Wang, P.; Qiu, Y.; Wang, M.; Guo, Z.; Zhang, N.; Sun, K. J. Mater. Chem. A 2018, 6 (47), 24045.

    58. [58]

      Shrshr, A. E.; Dong, Y.; Al-Tahan, M. A.; Kang, X.; Guan, H.; Zheng, X.; Zhang, J. J. Alloys. Compds. 2022, 910, 164917.Shrshr, A. E.; Dong, Y.; Al-Tahan, M. A.; Kang, X.; Guan, H.; Zheng, X.; Zhang, J. J. Alloys. Compds. 2022, 910, 164917.

    59. [59]

      Wang, B.; Wang, L.; Zhang, B.; Kong, Z.; Zeng, S.; Zhao, M.; Qian, Y.; Xu, L. Energy Storage Mater. 2022, 45, 130.Wang, B.; Wang, L.; Zhang, B.; Kong, Z.; Zeng, S.; Zhao, M.; Qian, Y.; Xu, L. Energy Storage Mater. 2022, 45, 130.

    60. [60]

      Guo, Z.; Zhao, Y.; Miao, Y.; Wang, D.; Zhang, D. ACS Appl. Energy Mater. 2022, 5 (9), 11844.Guo, Z.; Zhao, Y.; Miao, Y.; Wang, D.; Zhang, D. ACS Appl. Energy Mater. 2022, 5 (9), 11844.

    61. [61]

      Ozisik, H.; Deligoz, E.; Colakoglu, K.; Surucu, G. Inter. J. Mater. Res. 2013, 104 (9), 858.Ozisik, H.; Deligoz, E.; Colakoglu, K.; Surucu, G. Inter. J. Mater. Res. 2013, 104 (9), 858.

    62. [62]

      Novikov, V. V.; Mitroshenkov, N. V.; Morozov, A. V.; Matovnikov, A. V.; Avdashchenko, D. V. J. Applied Phys. 2012, 111 (6), 063907.Novikov, V. V.; Mitroshenkov, N. V.; Morozov, A. V.; Matovnikov, A. V.; Avdashchenko, D. V. J. Applied Phys. 2012, 111 (6), 063907.

    63. [63]

      Yusa, H.; Iga, F.; Fujihisa, H. Inorg. Chem. 2022, 61 (5), 2568.Yusa, H.; Iga, F.; Fujihisa, H. Inorg. Chem. 2022, 61 (5), 2568.

    64. [64]

      Tang, S.; Tang, J.; Okunishi, E.; Ninota, Y.; Yasuhara, A.; Uzuhashi, J.; Ohkubo, T.; Takeguchi, M.; Yuan, J.; Qin, L.-C. Mater. Today 2022, 57, 35.Tang, S.; Tang, J.; Okunishi, E.; Ninota, Y.; Yasuhara, A.; Uzuhashi, J.; Ohkubo, T.; Takeguchi, M.; Yuan, J.; Qin, L.-C. Mater. Today 2022, 57, 35.

    65. [65]

      Sugavaneshwar, R. P.; Handegård, Ø. S.; Doan, A. T.; Ngo, T. D.; Tran, T. P.; Ngo, H. D.; Dao, T. D.; Ishii, S.; Otani, S.; Nagao, T. Adv. Opt. Mater. 2022, 10 (8), 2101787.Sugavaneshwar, R. P.; Handegård, Ø. S.; Doan, A. T.; Ngo, T. D.; Tran, T. P.; Ngo, H. D.; Dao, T. D.; Ishii, S.; Otani, S.; Nagao, T. Adv. Opt. Mater. 2022, 10 (8), 2101787.

    66. [66]

      Wang, Z.; Han, W.; Kuang, Q.; Fan, Q.; Zhao, Y. Adv. Powder Technol. 2020, 31 (2), 595.Wang, Z.; Han, W.; Kuang, Q.; Fan, Q.; Zhao, Y. Adv. Powder Technol. 2020, 31 (2), 595.

    67. [67]

      王珍. 氧化锡和稀土六硼化物(CeB6、EuB6、YB6)纳米结构的制备及其电化学性能[博士学位论文]. 广州:华南理工大学, 2021.

    68. [68]

      苏丽娜. 几种硼化镧二维结构及性能的第一性原理研究[硕士学位论文]. 石家庄:河北师范大学, 2021.

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  10
  • 文章访问数:  2101
  • HTML全文浏览量:  295
文章相关
  • 收稿日期:  2023-02-21
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章