刘 超，应 盼

（1. 江西理工大学材料冶金化学学部，江西 赣州 341000；2. 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室，河北 秦皇岛 066004；3. 燕山大学理学院河北省微结构材料物理重点实验室，河北 秦皇岛 066004）

超硬材料在基础科学和工业应用中具有重要的意义，其设计与合成受到人们的广泛关注[1-2]。由轻元素（B、C、N 和O）形成的强共价键化合物是潜在超硬材料的典型来源，近年来取得了丰硕的研究成果[3]，并成功合成出B-C[4-5]、B-O[6-7]、B-C-N[8-10]等超硬材料。超硬材料的理论设计和预测也取得了巨大成就，提出了由一元单质[11]、二元[12]及三元[13]化合物组成的新型超硬材料，标志性工作是能够匹敌金刚石硬度的超硬材料 β-C3N4的预测[14]。

自1997 年采用高压技术通过沃克型多砧装置合成B-C-O 化合物（B6C1.1O0.33和B6C1.28O0.31）以来[15]，三元化合物B-C-O 进入了人们的研究视野。2001 年，Bolotina 等[16]在5.5 GPa、1 400 K 的条件下使1∶1 混合的B4C 和B2O3发生反应，成功制备出B(C,O)0.1555。实验合成的三元B-C-O 化合物证实了其存在的物质基础，自此B-C-O 体系化合物作为超硬材料候选物质来源引起了广泛的关注。

以B2CO（具有与金刚石等电子体的最简配比B-C-O 化合物）为例，Li 等[17]开展了对B-C-O 化合物的开创性理论研究，预测出两种四方晶系超硬结构，分别为tP4-B2CO 和tI16-B2CO。实际上，在B-C-O三元体系中存在很多金刚石等电子体化合物，如B2CxO（x= 2, 3, 4, ···），随着C 含量的增加，B-C-O 三元化合物结构中存在C 的堆积，进而形成更短更强的sp3杂化C―C 共价键。因此，Li 等[17]认为B2CxO（x=2, 3, 4, ···）化合物中极有可能存在比B2CO 更硬的结构。随后，Zhang 等[18]针对B2CxO 化合物开展了研究，通过系统的粒子群优化算法结……