新型铁基超导层状化合物的设计及拓扑化学合成

This project aims at design and synthesis of the new superconducting layered compounds with Fe2Pn2/Fe2Ch2 (Pn=As, P; Ch=Se, S) anti-fluorite layer. Based on the structure character of Fe-based layered compounds, the new layered compounds with perovskite and Fe2Pn2 layer, and organic molecule intercalation of FeCh are designed, respectively. The desired compounds will be synthesized by topochemical reaction, such as solid state metathesis and soft-chemical intercalation reaction. The crystal structures and microstructures of the compounds will be studied，and the superconducting and magnetic properties will be investigated. The properties of the compounds can be modulated and improved by change of reaction and post-treatment condition, or the valence state of the ion, or the composition of the compound. On the basis of the research in the influence of the compositions on the structures and properties of the compounds, we will further design and synthesize new compounds with Fe2Pn2/Fe2Ch2 layer to obtain new superconducting materials.

本项目旨在设计合成新型含Fe2Pn2/Fe2Ch2（Pn=As, P; Ch=Se, S）反萤石层的超导层状化合物。从铁基层状化合物的结构规律出发，分别设计含钙钛矿层和Fe2Pn2层的层状化合物，以及有机分子插层的FeCh衍生层状化合物。设计合适的拓扑化学反应，如固相交换反应和软化学插层反应，改变反应条件，实现目标化合物的控制合成。研究化合物的晶体结构及微结构，电性和磁性质，重点关注超导电性。通过合成条件和后处理条件的调控，改变化合物中的离子价态，或通过离子取代调制化合物的组成，对化合物的性质进行调控及优化。详细研究化合物组成变化或/和离子变价对化合物结构/微结构、性质的影响，从而对化合物的组成、结构与性质的规律性有初步的认识，进一步指导含Fe2Pn2/Fe2Ch2层新型化合物的设计合成，以期获得性能良好的新型超导材料。

本项目旨在设计合成新型含Fe2Pn2/Fe2Ch2（Pn=As, P; Ch=Se, S）反萤石层的超导层状化合物。从Fe基层状化合物的结构规律出发，分别设计含钙钛矿层和Fe2Pn2层的层状化合物，以及有机分子插层的FeCh衍生层状化合物。设计合适的拓扑化学反应，如固相交换反应和软化学插层反应，改变反应条件，实现目标化合物的控制合成。研究化合物的晶体结构及微结构，电性和磁性质，重点关注超导电性。通过合成条件和后处理条件的调控，改变化合物中的离子价态，或通过离子取代调制化合物的组成，对化合物的性质进行调控及优化。详细研究化合物组成变化或/和离子变价对化合物结构/微结构、性质的影响，从而对化合物的组成、结构与性质的规律性有初步的认识。项目主要取得以下主要研究成果：采用了固相置换（solid state metathesis）这种较为温和的固相合成方法，分别成功地合成了四方ZrCuSiAs型结构的无氧超导体SmFFeAs以及具有丰富磁学性质的SmFCoAs。发展了铁基超导体插层化合物的合成方法，实现多种铁基拓扑结构超导体的设计和温和控制制备。采用简单的溶胶-凝胶法合成了六方钙钛矿Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-δ和Ba0.9Sr0.1Co0.8Fe0.1Ir0.1O3-δ，它们具有优异的OER催化性能。研究材料的电学、磁学、电化学及催化性质，拓展材料的新应用领域