The crystal chemistry of novel thorium and uranium compounds with oxo-anions from group VI of periodic table (S, Se, Te, Cr, Mo and W)

Xiao, Bin; Bosbach, Dirk; Roth, Georg; Alekseev, Evgeny V.

doi:HT018901707

The crystal chemistry of novel thorium and uranium compounds with oxo-anions from group VI of periodic table (S, Se, Te, Cr, Mo and W) = Die Kristallchemie von Novel-Thorium und Uranverbindungen mit Oxyanionen aus Gruppe VI des Periodensystems (S, Se, Te, Cr, Mo und W)

Xiao, Bin

2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Magister für Technik und Technologie Bin Xiao aus Sichuan, China

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (VI, 179 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen, 2016

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Alekseev, Evgeny V. (Thesis advisor) ; Roth, Georg (Thesis advisor) ; Bosbach, Dirk (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-01-26

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-012628
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/569303/files/569303.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/569303/files/569303.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Geowissenschaften (frei) ; uranium (frei) ; thorium (frei) ; crystal structures (frei) ; high pressure (frei) ; raman (frei) ; lone pairs (frei) ; Uran (frei) ; Thorium (frei) ; Kristallstrukturen (frei) ; Hochdruck (frei) ; Raman (frei) ; freie Elektronenpaare (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 550

Kurzfassung
Die Synthese, Phasenanalyse sowie physiochemischen Eigenschaften von neuartigen Thorium und Uran Verbindungen mit Gruppe VI Elementen (S, Se, Te, Cr, Mo, W) des Periodensystems waren das Ziel dieser Arbeit. In Tabelle 2.2 auf Seite 15 sind alle untersuchten Verbindungen aufgeführt. Die synthetisierten neuartigen Verbindungen habe ich nach ihren strukturellen und topologischen Unterschieden systematisch in verschiedene Kapitel unterteilt.Thorium-Molybdate und Wolframate basieren nahezu ausschließlich auf eckenverknüpften ThOx (x = 6, 8 oder 9) und MoO4 oder WOy (y = 4, 5 oder 6) Polyedern. Interessanterweise, kann als strukturelle Grundlage für all diese Verbindungen die, durch eine Hochtemperatur Festkörpersynthese erhaltene, reine Thorium-Molybdat Verbindung (ThMo2O8) gesehen werden. Aus diesem Grund, werden zunächst die Polymorphe der grundlegenden ThMo2O8 Verbindung eingeführt (Kapitel 3.1, Seite 18). Die thermodynamischen, elektrischen und Schwingungseigenschaften aller untersuchten ThMo2O8 Polymorphe wurden durch ab initio Berechnungen untersucht.Zwei Thorium-Molybdat Subfamilien, Rubidium-Thorium-Molybdat und Cäsium-Thorium-Molybdat, werden in Kapiteln 4.1 ab Seite 37 und Kapitel 4.2 ab Seite 50 vorgestellt und deren thermisches und Schwingungsverhalten erläutert.Ferner werden weitere Einblicke über die Komplexität von Thorium-Wolframaten erläutert (Kapitel 4.3, Seite 59). Kapitel 5 (Seite 71) stellt einige neuartige Thorium-Molybdat und Chromat Verbindungen vor, die unter wässrigen Bedingungen erhalten wurden.Kapitel 8.2.4 stellt die Stereochemie von Thorium und Uran Verbindungen vor. Hierbei wird vor allem auf Thorium-Selenite und Uranyl-Selenite (Kaptel 6.1, Seite 82), Thorium-Tellurite (Kapitel 6.2, Seite 93) und Uranyl-Tellurite (Kapitel 6.3, Seite 99 für Natrium-Uranyl-Tellurite und Kapitel 6.4, Seite 110 für Kalium-Uranyl-Tellurite) eingegangen. In den Aktinid-Tellur Systemen, wurden zusätzlich MoO3/ WO3 als Flussmittel verwendet, um die Kristallisationstemperatur bei der Hochtemperatur-Synthese herabzusetzen. Hierdurch ergibt sich auch die Möglichkeit, dass Te4+ Ionen mit Mo6+ oder W6+ Ionen interagieren und hieraus komplexe gemischte Oxo-Anion Systeme entstehen. Derartige Systeme werden in Kapitel 7 ab Seite 122 dargestellt.Abschließend werden in Kapitel 8 einige interessante Merkmale der Strukturchemie von Aktiniden dargelegt, wie zum Beispiel die Kation-Kation Interaktion von Uranyl-Gruppen (Kapitel 8.1, Seite 136) oder die ersten Thorium Verbindungen, die Erdalkali- bzw. Seltenerdmetalle enthalten (Kapitel 8.2, Seite 145).

This dissertation focus on the synthesis, phase studies and physicochemical properties of novel thorium and uranium compounds with the Group VI (S, Se, Te, Cr, Mo, W) of the Periodic Table. All the studied compounds are listed in Table 2.2 from the page 15. I subdivided all the newly synthesized compounds into several chapters according to their structural and topological differences.First, for thorium molybdates and tungstates, almost all of these compounds are based on corner-sharing of ThOx (x = 6, 8 and 9) and MoO4 or WOx (x = 4, 5, 6) polyhedra. Interestingly, all these compounds can be seen as derived from a pure thorium molybdate compound (ThMo2O8) which was isolated from high-temperature solid-state synthesis method. Therefore, the polymorphs of this most basic ThMo2O8 compound is firstly introduced (see Chapter 3.1 from page 18). The thermodynamic, electronic and vibrational properties of all investigated ThMo2O8 polymorphs were studied using ab initio calculations. Then, two subfamilies of thorium molybdates, that is, rubidium thorium molybdate and cesium thorium molybdate and their thermal and vibrational behaviors were discussed in details in Chapter 4.1 from page 37 and Chapter 4.2 from page 50, respectively.Moreover, some new insights about the complexity of thorium tungstates were also discussed (Chapter 4.3 from page 59). Some novel thorium molybdate and chromate compounds synthesized from aqueous condition are discussed in Chapter 5 from page 71.In the Chapter 8.2.4, the stereochemistry for thorium and uranium compounds are introduced, especially thorium selinites and uranyl tellurites (see Chapter 6.1 from page 82), thorium tellurites (Chapter 6.2 from page 93), and uranyl tellurites (Chapter 6.3 from page 99 for sodium uranyl tellurium and Chapter 6.4 from page 110 for potassium uranyl tellurium, respectively). In the actinide tellurium systems, additional MoO3/WO3 were also used as the flux for the high-temperature synthesis method to decrease the crystal growth temperature. This also gives an opportunity to allow Te4+ anion to interact with anion of Mo6+ or W6+, leading to a more complex mixed oxo-anion system, which is reported in Chapter 7 from page 122.Last, some attractive features of structural chemistry of actinides, such as cation-cation interaction of uranyl groups(Chapter 8.1 from page 136), and the first thorium compounds containing alkaline-earth or rare earth metals (Chapter 8.2 from page 145) are discussed in Chapter 8.

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