【文章內(nèi)容簡介】 率（ ），在電學性質(zhì)上具有高的介電系數(shù)。因此， TiO2成為制備光學玻璃的原料，也是無線電陶瓷中常用的晶相。 （ CdI2）型結構 碘化鎘屬于三方晶系，空間群 P3m，是具有層狀結構的晶體，如圖 121所示。 Cd2+離子位于六方柱晶胞的頂點及上下底面的中心， I－ 位于 Cd2+三角形重心的上方或下方。每個 Cd2+處在 6個 I－ 組成的八面體的中心，其中 3個 I－ 在上， 3個 I－ 在下。每個 I－ 與 3個在同一邊的 Cd2+相配位。 I－ 離子在結構中按變形的六方最緊密堆積排列， Cd2+離子 相間成層 地填充于 1/2的八面體空隙中，形成了平行于（ 0001）面的層型結構。每層含有兩片 I－ 離子，一片 Cd2+離子。 層內(nèi) [CdI6]八面體之間共面連接（共用 3個頂點），見圖 121（ b），由于正負離子強烈的極化作用，層內(nèi)化學鍵帶有明顯的共價鍵成分。層間通過分子間力結合。由于層內(nèi)結合牢固，層間結合很弱，因而晶體具有平行（ 0001）面的完全解理。 常見 CdI2型結構的層狀晶體是 Mg（ OH） 2，Ca（ OH） 2等晶體。 圖 121 碘化鎘型結構 三、 A2X3型結構 A2X3型化合物晶體結構比較復雜，其中有代表性的結構有剛玉（ corundum）型結構，稀土 A、 B、C型結構等。由于這些結構中多數(shù)為離子鍵性強的化合物，因此，其結構的類型也有隨離子半徑比變化的趨勢，如 圖 122所示。 圖 122 A2X3型結構類型與 r+/r的關系 B2O3 CN=3 CN=6 剛玉 Al、 Cr、 Fe C型稀土氧化物 B型稀土氧化物 A型稀土氧化物 Mn Sc In LnNd SmLa O S Se Te r+/r 剛玉 （ ?Al2O3） 型結構 剛玉，即 ?Al2O3，天然 ?Al2O3單晶體稱為白寶石，其中呈紅色的稱為紅寶石（ ruby），呈蘭色的稱為藍寶石（ sapphire）。剛玉屬于三方晶系，空間群Rc。以原子層的排列結構和各層間的堆積順序來說明其結構，見 圖 123。 圖 123 剛玉（ ?Al2O3）型結構 剛玉型結構的化合物還有 ?Fe2O3（赤鐵礦， hematite），Cr2O3， V2O3等氧化物以及鈦鐵礦（ ilmenite）型化合物 FeTiO3，MgTiO3， PbTiO3， MnTiO3等。 剛玉硬度非常大 ， 為莫氏硬度 9級 ， 熔點高達 2050℃ ， 這與 AlO鍵的牢固性有關 。 ?Al2O3是高絕緣無線電陶瓷和高溫耐火材料中的主要礦物 。 剛玉質(zhì)耐火材料對 PbO2， B2O3含量高的玻璃具有良好的抗腐蝕性能 。 四、 ABO3型結構 在含有兩種正離子的多元素化合物中 ， 其結構基元的構成分為兩類： 其一是結構基元是單個原子或離子 ； 其二是絡陰離子 。 ABO3型結構中 ， 如果 A離子與氧離子尺寸相差較大 ，則形成鈦鐵礦型結構 ， 如果 A離子與氧離子尺寸大小相同或相近 ， 則形成鈣鈦礦型結構 ， 其中 A離子與氧離子一起構成FCC面心立方結構 。 （ ilmenite， FeTiO3）型結構與光電效應 （ 1） 結構解析 鈦鐵礦是以 FeTiO3為主要成分的天然礦物，結構屬于三方晶系，其結構可以通過剛玉結構衍生而來，見 圖 124。將剛玉結構中的 2個三價陽離子用二價和四價或一價和五價的兩種陽離子置換便形成鈦鐵礦結構。 圖 124 剛玉結構，鈦鐵礦結構及 LiNbO3結構對比示意圖 αAl2O3 FeTiO3 LiNbO3 Fe Ti Li Nb Al (a) (b) (c) A B A B A B A 在剛玉結構中，氧離子的排列為六方密堆積 HCP結構，其中八面體空隙的 2/3被鋁離子占據(jù)，將這些鋁離子用兩種陽離子置換有兩種方式。第一種置換方式是：置換后 Fe層和 Ti層交替排列構成鈦鐵礦結構，屬于這種結構的化合物有 MgTiO MnTiO FeTiO CoTiOLiTaO3等。第二種置換方式是：置換后在同一層內(nèi)一價和五價離子共存，形成 LiNbO3或 LiSbO3結構，見 圖 124。 （ 2） 鈮酸鋰晶體與電光效應 鈮酸鋰 （ LiNbO3） 晶體是目前用途最廣泛的新型無機材料之一 ，它是很好的壓電換能材料 、 鐵電材料 、 電光材料 、 非線性光學材料及表面波基質(zhì)材料 。 鈮酸鋰作為電光材料在光通訊中起到光調(diào)制作用 。 電光效應 是指對晶體施加電場時，晶體的折射率發(fā)生變化的效應。有些晶體內(nèi)部由于自發(fā)極化存在著固有電偶極矩，當對這種晶體施加電場時，外電場使晶體中的固有偶極矩的取向傾向于一致或某種優(yōu)勢取向，改變晶體的折射率，即 外電場使晶體的折射率發(fā)生變化 。 在光通訊中，電 光調(diào)制器就是利用電場使晶體的折射率改變這一原理制成的，其工作原理如 圖 125所示。電光晶體位于起偏鏡和檢偏鏡之間，在未施加電場時，起偏鏡和檢偏鏡相互垂直，自然光通過起偏鏡后檢偏鏡擋住而不能通過。施加電場時，折射率變化，光便能通過檢偏鏡。通過檢偏鏡的光的強弱由施加于晶體上的電壓的大小來控制，從而實現(xiàn)通過控制電壓對光的強弱進行調(diào)制的目的。 圖 125 電光調(diào)制器工作原理示意圖 V 起偏鏡 檢偏鏡 晶體 光源 調(diào)制光 （ perovskite， CaTiO3） 型結構與鐵電效應 （ 1） 結構解析 鈣鈦礦是以 CaTiO3為主要成分的天然礦物， 理想情況下 其結構屬于立方晶系，如 圖 126所示。 結構中 Ca2+和 O2離子一起構成 FCC堆積， Ca2+位于頂角， O2位于面心， Ti4+位于體心。 Ca2+、 Ti4+和 O2的配位數(shù)分別為 1 6和 6。 Ti4+占據(jù)八面體空隙的 1/4。 [TiO6]八面體共頂連接形成三維結構。 這種結構只有當 A離子位置上的陽離子（如 Ca2+）與氧離子同樣大小或比其大些，并且 B離子（ Ti4+）的配位數(shù)為 6時才是穩(wěn)定的。 圖 126 鈣鈦礦型晶體結構 （ a）晶胞結構 （ b）反映 Ca2+配位的晶胞結構（另一種晶胞取法） （ c） [TiO6]八面體連接