NH4Cl的高压相变及弹性性质实验研究

doi:10.13209/j.0479-8023.2024.086

北京大学学报自然科学版 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (1): 121-129.DOI: 10.13209/j.0479-8023.2024.086

NH₄Cl的高压相变及弹性性质实验研究

张静宜¹, 黄圣轩^1,2, 秦善^1,†

1. 造山带与地壳演化教育部重点实验室, 北京大学地球与空间科学学院, 北京 100871 2. Geodynamics Research Center, Ehime University, Ehime 790-8577

收稿日期:2023-12-07 修回日期:2024-01-22 出版日期:2025-01-20 发布日期:2025-01-20
通讯作者: 秦善, E-mail: sqin(at)pku.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金(42072047)资助

Phase Transitions and Elastic Properties of NH₄Cl at High Pressures

ZHANG Jingyi¹, HUANG Shengxuan^1,2, QIN Shan^1,†

1. The Key Laboratory of Orogenic Belts and Crustal Evolution (MOE), School of Earth and Space Sciences, Peking University, Beijing 100871 2. Geodynamics Research Center, Ehime University, Ehime 790-8577

Received:2023-12-07 Revised:2024-01-22 Online:2025-01-20 Published:2025-01-20
Contact: QIN Shan, E-mail: sqin(at)pku.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

在高压环境下, 对天然卤砂(NH₄Cl)进行同步辐射单晶X射线衍射(XRD)、拉曼光谱和红外光谱分析。结果表明, NH₄Cl在13.6 GPa 发生相变, 从IV相(空间群为

)变为V相(空间群为P4/nmm); IV相和V相NH₄Cl的三阶Birch-Murnaghan状态方程参数分别为 K₀=24.9(1) GPa, V₀=56.4(1) Å³, K₀′=5.5以及K₀=35(25) GPa, V₀=110(11) Å³, K₀′=3.8(13)。NH₄Cl的拉曼光谱在13.7 GPa出现新峰和不连续变化, 其拉曼位移与压强呈现线性关系, 据此获得IV相和V相NH₄Cl各拉曼振动的位移量随压强的变化, 并计算格林乃森参数。NH₄Cl的红外光谱在11.7~14.8 GPa出现N—H振动峰分裂。NH₄Cl, NH₄Br和NH₄I的IV-V相变压强依次降低, 表现出与阴离子半径成反比的规律。

关键词: 氯化铵, 高压结构相变, X射线衍射, 拉曼光谱, 红外光谱

Abstract:

Synchrotron radiation single crystal X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and infrared spectroscopy were used to analyze natural ammonium chloride (NH₄Cl) under high pressure. The results show that NH₄Cl transforms from phase IV (space group

) to phase V (space group P4/nmm) at 13.6 GPa. The parameters of the third-order Birch-Murnaghan equation of state are determined with K₀=24.9(1) GPa, V₀=56.4(1) Å³, K₀′=5.5 for phase IV, and K₀=35(25) GPa, V₀=110(11) Å³, K₀′=3.8(13) for phase V. The Raman spectrum of NH₄Cl shows new peaks and discontinuity at 13.7 GPa, and the Raman shift are linearly related to pressure. dν_i/dP and Grüneissen parameters for each vibration of phase IV and V are obtained. The infrared spectrum of N—H vibration split at 11.7–14.8 GPa. The transition pressures from phase IV to V of NH₄Cl, NH₄Br and NH₄I decrease in turn, which are inversely proportional to the anion radius.

Key words: ammonium chloride, high pressure phase transition, X-ray diffraction, Raman spectroscopy, infrared spectroscopy

张静宜, 黄圣轩, 秦善. NH₄Cl的高压相变及弹性性质实验研究[J]. 北京大学学报自然科学版, 2025, 61(1): 121-129.

ZHANG Jingyi, HUANG Shengxuan, QIN Shan. Phase Transitions and Elastic Properties of NH₄Cl at High Pressures[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2025, 61(1): 121-129.

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