二价稀土化合物研究获进展

无机稀土化合物具有独特的光学、电学和磁学特性，在发光材料、非线性光学、磁性及催化等领域应用广泛。与三价、四价稀土离子相比，二价稀土离子具有特殊的电子构型，是发光材料与稀土化学的研究热点。但是，由于二价稀土离子的化学不稳定性，无机二价稀土化合物的研究进展缓慢，阻碍了二价稀土基无机光电功能材料的发展。

中国科学院新疆理化技术研究所研究人员利用八面体和四面体组成的风车状结构框架，在硫属化合物中成功稳定了二价稀土离子，设计并制备出9例新的二价稀土硫属化合物RE^IIB^II₆C^III₆Q^VI₁₆。该化合物结晶于非中心对称的P6空间群。在[B^IIQ₆]八面体和[C^IIIQ₄]四面体组成风车状结构框架中，二价稀土离子以独特的[RE²⁺Q₆]三棱柱构型被稳定在结构孔道中。上述结构中的原子取代/共取代没有引起晶体结构变化，表明该风车状孔道结构具有很好的结构弹性和稳定性。光学性能测试发现，该系列二价稀土硫属化合物具备发光和非线性光学响应的双重功能特性。其中，PrMg₆Ga₆S₁₆是具有发光特性的稳定二价镨基硫属化合物，证实了Pr²⁺用于无机硫属发光材料设计的可行性。同时，LaMg₆Ga₆Se₁₆表现出1.5×AgGaS₂的强非线性光学响应和3×AgGaS₂的高激光损伤阈值。

上述成果丰富了稀土化学的学科内容，并为后续新型二价稀土功能材料设计提供了借鉴。

相关研究成果发表在《创新·材料》（The Innovation Materials）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项及新疆维吾尔自治区自然科学基金等的支持。

论文链接：https://doi.org/10.59717/j.xinn-mater.2024.100118

PrMg₆Ga₆S₁₆晶体结构