高氯酸钠高压相变的拉曼光谱证据

• 作者: 何运鸿 姜峰 田雨 肖万生 谭大勇 赵慧芳
• 来源期刊: 高压物理学报
• 关键词: 高氯酸钠 高压 拉曼光谱 结构相变 独居石型结构
• 年，卷（期）: 2018,（4）
• 所属期刊栏目: 高压物性与结构
• 页码范围: 13-21
• 页数: 9页
• 分类号: O521.2|P311.9
• 语种: 中文
• DOI: 10.11858/gywlxb.20180543

摘要

利用金刚石压腔高压装置,在0～ 20 GPa压力范围对高氯酸钠(NaClO4)开展室温高压原位拉曼光谱测试,结合密度函数理论,计算NaClO4几种可能结构的拉曼光谱,研究NaClO4的压致相变现象,并确定其高压相晶体结构.实验结果显示:常温下硬石膏型结构的NaClO4在约4 GPa时开始相变,在低压相ClO4-四面体内模振动v1(Ag)拉曼峰的低波数侧出现新峰,并在v2、v3、v4波数区出现多个新峰,反映高压相仍保持ClO4-四面体配位特征;如同NaClO4低压相,高压相也未观察到离子间的晶格振动峰;相变在6.1 GPa时转变完全,直到最高实验压力19.5 GPa,也没有观察到进一步的相变现象.卸压过程中,于3.1 GPa开始从高压相转变成低压硬石膏相,1.7 GPa时相变完成.对比8.8 GPa实验观察的NaClO4高压相拉曼光谱和理论计算的8.0 GPa时3种可能高压相(AgMnO4型、重晶石型和独居石型)的拉曼光谱发现,实验观测结果与计算的独居石型结构基本一致,而与AgMnO4型结构和重晶石型结构有明显差别.由此确定实验观察的NaClO4高压相为独居石型结构,与相同结构的典型矿物硬石膏(CaSO4)于2 GPa转变成独居石结构相一致.上述实验现象表明,NaClO4在4 GPa左右发生可逆的重构型相变,与文献报道的NaClO4于2 GPa左右转变成AgMnO4型结构、于3 GPa左右进一步转变成重晶石型结构不一致,推测可能与他们的样品中含有少量水有关,或与高温高压实验环境有关,高压同时高温也许导致NaClO4更复杂的变化.研究结果对于理解火星上广泛存在的高氯酸盐是否与火星内部火山作用相关,以及地球内部氯元素在板块俯冲、地幔柱等物质循环过程中的可能变化和作用有所助益.