高压耦联反应

近日，四川大学高压科学与技术实验室在美国化学会的Inorganic Chemistry期刊上报道了一种新型高压耦联化学反应（High-pressure coupling reaction，HPC）。HPC反应通过耦合高势垒的高压化合反应）与低势垒的高压固相复分解反应，在较温和的高压条件下实现了铼氮化物复合块体材料合成。《科学网》以“研究人员报道一种新型高压耦联化学反应”为题对该研究工作进行了专题报道。

（https://paper.sciencenet.cn/htmlpaper/2023/6/202361417425958682680.shtm）

高压固相复分解反应（HPSSM）是我们实验室于2009年发现的一种新型高压化学反应。该反应通过高压下的离子置换行为，实现从金属氧化物到金属氮化物的转变，从而合成了多种类高质量的金属氮化物。HPSSM反应可形成游离的氮离子，这些氮离子很容易和金属发生反应形成金属氮化物。例如，发生在FeOOH与BN之间形成Fe3N便是一类典型的的HPSSM反应：

（1）

新型HPC反应的合成策略是通过在高压固相复分解反应的前驱体中添加金属单质铼（Re），使铼原子直接参与HPSSM反应的中间阶段，即“搭乘高压固相复分解反应的便车”与游离氮离子结合直接参与氮化反应，形成铼氮化合物：

（2）

由于铼是通过“搭便车”到终点站（金属氮化），铼氮化的反应势垒明显降低了。因此，Re3N和Re2N的合成压力分别从13 GPa和20 GPa降低至10 GPa，合成产物为2-3 mm球状块体复合材料。新发现的高压偶联反应对理解高压下离子交换机制和非常规条件下的化学合成都具有重要的意义。

“您好，我搭个便车！”

硕士研究生张恒源是论文第一作者，四川大学原子与分子物理研究所为论文的第一作者单位。论文的合作单位包括吉林大学超硬材料重点实验室、日本爱媛大学地球动力学研究中心和四川大学物理学院。

相关论文信息：High-pressure coupling reactions to produce a spherical bulk RexN/Fe3N Composite. (https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.2c04089)