笼状结构化合物具有低的热导性,因此通过对笼状结构的设计有望获得低热导性的热电材料化合物。在《热利用关键材料的结构设计及构效关系研究》项目资助下,中国科学院福建物质结构研究所陈玲组通过结构设计获得了两个锑基笼合物结构的化合物,BaCu7.31(3)Sb5和Rb16Cd25.39(3)Sb36。其中BaCu7.31(3)Sb5的结构为Cu和Sb形成的30个顶点的笼状结构沿晶体学c方向排列而成,而Ba原子填充在笼的中心。物理测试和理论结算均证明该化合物呈典型金属性特征。部分基础研究方面工作发表在Inorg. Chem. 2010, 49, 7491–7496。而Rb16Cd25.39(3)Sb36由20个Cu和Sb形成顶点笼状结构沿晶体学c方向排列而成,Rb原子填充在笼的中心。(如图) 单晶结构分析表明,该化合物具有I型笼合物中的相同的十二面体,但其骨架位置不存在元素的统计分布,这个Cd8Sb12十二面体几何构型是不产生高能Cd–Cd键的最低能量形式。这些结论对笼合物的结构解析及纯相合成都具有一定的指导意义。热电性能研究表明:未经掺杂的化合物Rb16Cd25.39(3)Sb36 在466 K的ZT值达到0.04,与方钴矿化合物相当(CoSb3 ZT = 0.04),而后者通过掺杂,实现了ZT值的较大突破。这表明通过结构修饰及掺杂,化合物Rb16Cd25.39(3)Sb36 极有可能实现热电优值1.0的突破,具有潜在的应用价值,相关工作正在进行中。部分基础研究工作发表在Inorg. Chem. 2010, 49, 5890–5896。


Rb16Cd25.39(3)Sb36的晶体结构及笼状结构排列