锕系元素硫化物中的5f电子在柔性配位环境的行为研究有较大意义,然而锕系化合物对氧有较强的亲和性,因此合成纯度较高且不含氧杂质的锕系化合物非常困难,并且合成中需要不含氧的起始材料。有鉴于此,南卡罗来纳大学Vladislav V. Klepov、Hans-Conrad zur Loye等报道了硼、硫混合制备方法,具体通过硼作为“氧海绵”消除含氧反应物中的氧组分,同时硫元素将其转化为硫化物分子。随后将生成的氧化硼从混合物中分离,剩余反应物生成硫化物。作者发现这种方法有广泛的应用范围,并通过热力学计算方法研究了反应驱动力。作者成功实现了新型硫化物(硫化铀和碱式硫代磷酸钍)、已报道的硫化物(二元铀钍硫化物)等。
通过开发的硼、硫混和合成方法,通过一步过程以U3O8、ThO2为原料在800 ℃中合成了US2和ThS2。通过NiO和U3O8混合物、CoUO4氧化物中通过固相硫化反应过程生成UNiS3、UCoS3。
这种方法同样能够用于助熔剂晶体生长过程,别u在CsCl助溶剂中合成了一系列LnxU2S5,在RbI助溶剂中合成了Rb1.72Na0.68I0.40[Th(PS4)2],合成了U(V, VI)组成的硫化物Cs6Cu12U2S15。这种方法实现了在较低温度(低于600 ℃)中进行反应。通过将传统的晶体生长和固相合成进行结合的方法,实现了纯相合成,有利的促进了锕系硫化物领域的发展。
参考文献
Logan S Breton, Vladislav V. Klepov*, and Hans-Conrad zur Loye*
Facile Oxide to Chalcogenide Conversion for Actinides using the Boron-Chalcogen Mixture Method, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI:10.1021/jacs.0c06483
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c06483