近日，中國科學院新疆理化技術研究所潘世烈課題組在Science China Materials上發表研究論文，報道了三種采用高溫熔液法合成的新型復合硼酸鹽化合物K₇CaBi₂B₁₅O₃₀，K₇CaLa₂B₁₅O₃₀和K₇BaBi₂B₁₅O₃₀。

K₇CaLa₂B₁₅O₃₀和K₇CaBi₂B₁₅O₃₀結晶于三方手性空間群R32中，K₇BaBi₂B₁₅O₃₀結晶于非中心對稱正交極性空間群Pca2₁。這三個化合物具有相似的三維晶體結構，由孤立的B₅O₁₀基團和LaO₆或BiO₆八面體組成，K⁺、Ca²⁺、Ba²⁺陽離子填充于空隙中以保持電荷平衡。據調研，在K₇M^IIRE₂B₁₅O₃₀體系內(M^II = Ca，Sr，Ba，Zn，Cd，Pb，K/RE_0.5；RE = Sc，Y，La，Gd，Lu，Bi)，K₇BaBi₂B₁₅O₃₀是唯一一個結晶于不同空間群的化合物，其豐富了硼酸鹽的結構化學。

詳細的結構分析表明，堿土金屬陽離子的尺寸和配位數的差異是導致結構變化的主要原因。此外，UV-Vis-NIR光譜分析和倍頻效應(SHG)測試表明K₇CaBi₂B₁₅O₃₀具有較短的截止邊(大約282 nm)和適中的倍頻效應(約0.6×KDP)。他們還進行了熱重差熱和紅外光譜的測試。為了更好地理解上述化合物的結構性能關系，他們還進行了第一性原理計算。

圖1 (a)  K₇CaBi/La₂B₁₅O₃₀中Ca²⁺的結構。(b)  K₇BaBi₂B₁₅O₃₀ 中K^+/Ba²⁺的結構。(c) K₇CaBi₂B₁₅O₃₀ 和K₇CaLa₂B₁₅O₃₀ 中B₅O₁₀的重復排列。(d) K₇BaBi₂B₁₅O₃₀ 中B₅O₁₀的重復排列。

圖 2 K₇CaBi₂B₁₅O₃₀的 UV-Vis-NIR漫反射光譜。

        該研究成果最近發表于Science China Materials, 2019, doi.org/10.1007/s40843-019-9412-5。