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Cobalt–Nitrogen Compounds at High Pressure
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2021-08-30 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.1c01304 Shuang Liu 1 , Ran Liu 1 , Haiyan Li 1 , Zhen Yao 1 , Xuhan Shi 2 , Peng Wang 1 , Bingbing Liu 1
Inorganic Chemistry ( IF 4.3 ) Pub Date : 2021-08-30 , DOI: 10.1021/acs.inorgchem.1c01304 Shuang Liu 1 , Ran Liu 1 , Haiyan Li 1 , Zhen Yao 1 , Xuhan Shi 2 , Peng Wang 1 , Bingbing Liu 1
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The high-pressure phase diagram of Co–N compounds is enriched by proposing five stable phases (Pnnm-Co2N, Pmn21-Co2N, Pmna-CoN, Pnnm-CoN2, and P1̅-CoN4) and two metastable phases (P3̅1c-CoN8 and P1̅-CoN10). A systematic study has been performed for revealing the novel polymeric nitrogen structure and the outstanding properties of predicted polynitrides, such as structural characterization, energy analysis, stability analysis, and electronic analysis. P3̅1c-CoN8 with the novel layer-shaped N-structure and P1̅-CoN10 with the novel band-shaped N-structure are first reported in this work. Moreover, P3̅1c-CoN8 (6.14 kJ/g) and P1̅-CoN10 (5.18 kJ/g) with high energy density can be quenched down to ambient conditions. The proposed seven high-pressure phases are all metallic phases. A weak ionic bond interaction is observed between the Co and N atoms, while a strong N–N covalent bond interaction is observed in the Pnnm-CoN2, P1̅-CoN4, P3̅1c-CoN8, and P1̅-CoN10 phases. The N atoms in the polynitrides hybridize in the sp2 state, for which the hybrid orbitals are constructed by the σ bond or lone electronic pair. The charge transfer between the Co and N atoms plays an important role to the structural stability. Moreover, the vibrational analysis of P3̅1c-CoN8 and P1̅-CoN10 phases is performed to guide the future experimental study.
中文翻译：
高压下的钴氮化合物
Co-N 化合物的高压相图通过提出五个稳定相（Pnnm -Co 2 N、Pmn 2 1 -Co 2 N、Pmna -CoN、Pnnm -CoN 2和P 1̅-CoN 4）和两个亚稳相（P 3̅1 c -CoN 8和P 1̅-CoN 10）。为了揭示新型聚合氮结构和预测的多氮化物的优异性能，如结构表征、能量分析、稳定性分析和电子分析，已经进行了系统研究。该工作首次报道了具有新型层状N结构的P 3̅1 c -CoN 8和具有新型带状N结构的P 1̅-CoN 10。此外，具有高能量密度的P 3̅1 c -CoN 8 (6.14 kJ/g) 和P 1̅-CoN 10 (5.18 kJ/g) 可以淬火到环境条件。建议的七个高压相都是金属相。在 Co 和 N 原子之间观察到弱离子键相互作用，而在Pnnm -CoN 2、P 1̅-CoN 4 中观察到强 N-N 共价键相互作用，P 3̅1 c -CoN 8和P 1̅-CoN 10相。多氮化物中的 N 原子以 sp 2状态杂化，为此杂化轨道由 σ 键或孤电子对构成。Co和N原子之间的电荷转移对结构稳定性起着重要作用。此外，还对P 3̅1 c -CoN 8和P 1̅-CoN 10相进行了振动分析，以指导未来的实验研究。
更新日期：2021-09-20
中文翻译：
高压下的钴氮化合物
Co-N 化合物的高压相图通过提出五个稳定相（Pnnm -Co 2 N、Pmn 2 1 -Co 2 N、Pmna -CoN、Pnnm -CoN 2和P 1̅-CoN 4）和两个亚稳相（P 3̅1 c -CoN 8和P 1̅-CoN 10）。为了揭示新型聚合氮结构和预测的多氮化物的优异性能，如结构表征、能量分析、稳定性分析和电子分析，已经进行了系统研究。该工作首次报道了具有新型层状N结构的P 3̅1 c -CoN 8和具有新型带状N结构的P 1̅-CoN 10。此外，具有高能量密度的P 3̅1 c -CoN 8 (6.14 kJ/g) 和P 1̅-CoN 10 (5.18 kJ/g) 可以淬火到环境条件。建议的七个高压相都是金属相。在 Co 和 N 原子之间观察到弱离子键相互作用，而在Pnnm -CoN 2、P 1̅-CoN 4 中观察到强 N-N 共价键相互作用，P 3̅1 c -CoN 8和P 1̅-CoN 10相。多氮化物中的 N 原子以 sp 2状态杂化，为此杂化轨道由 σ 键或孤电子对构成。Co和N原子之间的电荷转移对结构稳定性起着重要作用。此外，还对P 3̅1 c -CoN 8和P 1̅-CoN 10相进行了振动分析，以指导未来的实验研究。
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