稀土离子在硼铝玻璃结构中的作用

利用NMR、DSC及热膨胀等测试分析手段,分析了B2O3-Al2O3～BaO玻璃中不同掺量稀土氧化物对11B和27Al的配位及玻璃热学性能的影响规律.结果表明:当稀土含量逐渐增加时,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变;原先[AlO4]、[A1O5]、[AlO6]共存的铝氧多面体结构单元逐渐转变为以[AlO4]为主和少量[AlO5]共存的结构;玻璃的相转变温度升高,玻璃低温相转变困难.另外,随着稀土氧化物掺量不断增加,N系列玻璃网络结构的连接削弱,玻璃的析晶热稳定性和热膨胀率均有所降低.     

铽铝硼硅酸盐磁光玻璃形成性能及热稳定性研究

采用Zhou W C提出的玻璃形成区研究方法探索了铽硼硅酸盐磁光玻璃形成区域范围,采用魔角核磁共振谱仪(MAS NMR)和示差扫描量热仪(DSC)对玻璃结构和特征温度能进行了表征,研究了Tb2O3和Al2O3对玻璃形成能力和玻璃结构的影响,同时引入玻璃析晶参数β讨论玻璃热稳定性.结果表明:Tb2O3的掺入量受玻璃形成区域的限制,在Tb2O3含量为30%(摩尔分数)时以及Al2O3含量为25%(摩尔分数)时玻璃形成能力较强;铽铝硼硅酸盐玻璃结构中硼氧多面体和铝氧多面体主要以四配位的[BO4]和[AlO4]形式存在,仍存在少量三配位的[BO3]和五配位的[AlO5];Tb2O3含量为30%(摩尔分数)的玻璃β值较大,热稳定性能较好.     

MgO-Al2O3-SiO2系统微晶玻璃的红外光谱研究

本文利用红外吸收光谱（IR）研究了MgO-Al2-03-SiO2系统微晶玻璃中钛离子的配位状态变化.结果表明：玻璃稠络中主要有SiO4、AlO4四面体结构单元.在较低温度时,玻璃中的钛离子主要以四配位状态存在,随着温度的升高,钛离子逐渐向六配位转变.在升温过程中,TiO2表现为镁铝钛酸盐（MAT）和金红石相,玻璃中Al^3＋多数占据四面体配位位置.     

蒸养和蒸压条件下粉煤灰水泥浆体中铝配位分布规律

采用XRD、~(27 )Al核磁共振测试方法,研究了蒸养和蒸压条件下粉煤灰水泥浆体中铝配位分布的规律。结果表明:蒸养温度升高可提高粉煤灰火山灰效应,增大四配位铝(Al[4])进入C-S-H的数量,促进水钙沸石矿物生成;加快AFt中六配位铝(Al[6])向AFm转化,增大第三类水化铝酸盐(Third aluminate hydrate,TAH)、含硅水化石榴石、水化石榴石中Al[6]生成量,但不影响莫来石中五配位铝(Al[5])的配位状态。蒸压养护提高粉煤灰火山灰效应显著高于蒸养,升高蒸压温度和延长蒸压时间,可明显提高含铝托勃莫来石和水钙沸石的生成量;同时,不仅可提高AFt、AFm分解向TAH转化程度,而且促进粉煤灰反应形成水化氢氧铝钙石、水化铝酸二钙和TAH,增大莫来石中Al[5]向Al[6]转化程度,使TAH在Al[6]分布中成为主体含铝相。     

成分对烧结BAS(BaAl2Si2O8)凝胶玻璃形成的影响

采用XRD、SEM和拉曼光谱研究了溶胶一凝胶法制备的接近钡长石化学计量成分的Ba0．Al2O3-SiO2系烧结玻璃形成趋势。结果表明，在本实验条件下，SiO2含量高和BaO／Al2O3比值大，有助于形成玻璃。BaO／SiO2比值大，形成[AlO4]四配位结构的A12O3含量高。BaO／Al2O3与[AlO4]／Al^3 的关系近似线性关系。建立了一个烧结BAS凝胶玻璃形成的判别式，计算了在实验成分范围内，玻璃形成区与析晶区的边界线。根据判别式得到的计算结果与实验结果相符。     

聚环氧琥珀酸对水泥浆体铝离子配位结构的影响机理

采用XRD、29Si和27 Al NMR等测试手段,研究了聚环氧琥珀酸对水泥浆体铝离子配位结构的影响机理。结果表明,聚环氧琥珀酸能阻止硅酸盐矿物水化,抑制掺杂在Alite和Belite矿中的四配位铝(Al[4])参与水化,不利于铝氧四面体进入到C-S-H结构取代硅氧四面体,促使浆体中Al[4]向六配位铝(Al[6])转化。聚环氧琥珀酸掺量存在一个最佳值,掺量较小时,聚环氧琥珀酸与水泥浆体中Ca2+键合后带正电荷,极易与SO42-结合形成螯合物,促使AFt、AFm中Al[6]向TAH(Third aluminum hydrate)中Al[6]转化,达到抑制AFt、AFm结晶的作用;当掺量较大时,聚环氧琥珀酸通过Ca2+桥连另外的聚环氧琥珀酸形成环状结构,降低了聚环氧琥珀酸固化SO42-的程度,进而使大量TAH中Al[6]逐步向AFm、AFt中Al[6]转化,反而促进了AFt结晶形成。     

氧化物和氧氮化物硅酸盐玻璃中铝配位数的测定

本文用 PW 1404 X 射线荧光光谱仪定量测定了氧化物和氧氮化物玻璃中铝的配位数丰度。作者在用AlK_α 的化学位移值定性确定铝配位情况基础上,选用适当的标准,以 AlK_β的化学位移值和标样的铝四配位丰度值作校正曲线,进行定置测定,取得了较好的结果。研究发现,在 Li~(1+)∶Al~(3+)>1的 Li_2O_(?)-Al_2O_(?)-SiO_2和 Li_2O-AlN-SiO_2玻璃中,Al~(3+)离子并非均以四配位形式存在,而是以配位四面体[AlO_(?)]为主要形式,其中也含有少量[AIO_(?)]配位八面体形式。     

氯离子环境下钙矾石和水化硅酸钙体系铝配位分布

通过化学合成钙矾石和水化硅酸钙,利用XRD、27 Al核磁共振测试手段,研究了氯离子环境下钙矾石(AFt)和水化硅酸钙(C-S-H)凝胶体系中铝配位分布规律。结果表明,在C-S-H凝胶和氯离子共存环境中,第三类水化铝酸盐(TAH)凝胶中六配位铝(Al[6])首先转化为四配位铝(Al[4])进入C-S-H结构,且Al[4]总量不受C-S-H钙硅比限制;同时氯离子不影响Al[6]-TAH向Al[4]转化,当达到C-S-H凝胶容纳Al[4]的极限时,剩余的Al[6]-TAH才与氯离子反应形成Friedel盐(F盐)。TAH比AFt更容易与氯离子反应形成F盐;低钙硅比C-S-H环境不利于TAH与氯离子结合,但利于钙矾石分解并与氯离子反应生成F盐。     

利用核磁共振对矿物聚合材料中硅铝存在状态的研究

矿物聚合材料具有良好的性能,可用来代替部分硅酸盐水泥制品.利用变高岭石制备得矿物聚合材料制品,根据核磁共振测试分析,研究了该材料固化过程中硅、铝2种元素的存在状态.结果表明,变高岭石原料中的Si以Q4(0Al)为主;随固化时间的延长,Q4(0Al)的含量逐渐减少,而Q2(1Al)和Q4(2Al)开始出现,且其含量逐渐增加,然后Q2(1Al)和Q4(2Al)含量相对降低,Q4(0Al)含量增加;变高岭石原料中的Al有四次配位也有六次配位,且六次配位的峰比四次配位的峰高而尖锐,随着反应的进行,四次配位的峰逐渐变高;固化28天制品中的Si主要以Q4(2Al)形式存在,Al则以四次配位为主.实验结果为进一步揭示矿物聚合材料的形成机理、改善制品的性能奠定了良好基础.     

氯离子侵蚀下水泥浆体中铝离子配位分布机理

利用XRD、DTA-TG、~(29)Si和~(27 )Al核磁共振等测试手段,研究了氯离子侵蚀对水泥浆体Al ~(3+)配位分布的影响规律和机理。结果表明,氯离子侵蚀对水化硅铝酸钙中四配位铝(Al[4])无脱铝作用,而是能促进Al[4]进入高钙硅比水化硅酸钙(C-S-H)结构,提高其平均分子链长和结晶化程度。TAH(第3类水化铝酸钙)中六配位铝(Al[6])最易与氯离子反应生成Friedel盐(F盐);单硫型水化硫铝酸钙(SO_4-AFm)和钙矾石(AFt)溶解生成F盐,氯离子浓度需达到相应的阈值,其中AFt向F盐转化对应的阈值更高;水泥浆体中有限的Al[6]含量,致使F盐生成量不随氯离子浓度升高而增加。氯化钠浓度过高不仅不利于F盐形成,而且促使由SO_4-AFm和AFt分解形成的二水石膏向硫酸钙-硫酸钠复盐转化。     

煤矸石质硅铝基材料胶凝机理的研究

系统地开展了利用低温煅烧煤矸石为主要原料制备早期强度高、水化热低且具有良好固土特性的硅铝基胶凝材料的基础研究.采用结构分析的方法,运用高分辨固体核磁共振、液体核磁共振和红外光谱等分析手段研究了煤矸石和高岭石在煅烧、碱介质中溶出和胶凝过程中硅、铝配位的变化,结合其胶凝产物的物相、形貌和水化热,从结构、配位和物相转变的角度来研究煤矸石质硅铝基胶凝材料胶凝机理.揭示了煤矸石的煅烧过程就是铝氧八面体中铝的四配位转化以及铝氧四面体和硅氧四面体解聚过程的重要规律,其中铝氧八面体中铝的四配位转化是煤矸石产生胶凝活性的本源.证明了煤矸石和高岭石在煅烧过程中铝配位的变化与地质界Thompson定律相吻合.比较研究了煤矸石和高岭石的活性与其结构之间的关系,发现低于900℃煅烧煤矸石的红外光谱中,560cm-1附近吸收峰的强度与Si、Al离子的溶出量具有正相关性;五配位铝是偏高岭石具有高活性的主要原因.证明了由于一价和二价阳离子的存在,以高岭石为主要矿物的煤矸石在煅烧过程中没有出现五配位铝.通过对硅铝质物料Si2p、Al2p和Ols结合能与其胶凝材料力学性能之间关系的研究,提出用硅、铝电子结合能评价硅铝物料胶凝活性的新方法.深入研究了不同介质条件下煅烧煤矸石的溶出特性及其胶凝机理.研究表明:煅烧煤矸石在碱性溶液中是以单聚体硅酸根离子和单聚体铝酸根离子的形式溶出;(HO)3SiO-和Al(OH)4-的溶出证明硅铝基胶凝材料反应初期是硅氧四面体和铝氧四面体的再解聚过程,体现在反应后,27Al和29Si NMR谱的共振峰向低场偏移;以硅酸钾为溶出介质,煅烧煤矸石溶出渣29Si MAS NMR谱中-97.36×10-6共振峰的出现揭示了硅铝基胶凝材料胶凝过程中原位键合的作用;随着反应的进行,27Al和29Si NMR共振峰都向高场偏移,表明胶凝过程中与中心铝原子在次级配位圈上直接连接[SiO4]四面体数量增多以及反应产物中硅氧四面体聚合度的增加.根据胶凝过程中硅、铝配位的变化,提出了硅铝基胶凝材料原位键合的反应机理,并将胶凝过程概括为解聚过程、胶结过程、原位键合过程和缩聚过程.     

变温下SO_2~(-4)对水泥硬化浆体中Al~(3+)配位分布的影响

基于大体积混凝土内部的温度变化,利用27 Al魔角旋转核磁共振(27 Al MAS NMR)结合去卷积技术,研究变温下SO2-4对水泥硬化浆体中Al 3+配位分布的影响。结果表明,变温的高温阶段促进AFt、TAH(third aluminum hydrate)和掺杂在C-S-H结构中(C-S-A-H)的四配位铝(Al[4])向AFm转化;降温阶段促进TAH生成,利于AFm和C-S-A-H中Al[4]向AFt转化;而变温后20℃常温不仅利于AFt向AFm转化,TAH向Al[4]转变,而且利于Al[4]进入高钙硅比(Ca/Si)C-S-H结构。在5%Na2SO4溶液中,SO2-4在侵蚀3d时首先对AFm侵蚀,对TAH和C-S-A-H中Al[4]侵蚀作用较小;变温过程的高温加快SO2-4对AFm和TAH的侵蚀,并且对C-S-A-H凝胶有脱铝作用;变温后20℃常温有利于C-S-H凝胶与硫酸根竞争Al[4],低Ca/Si的C-S-A-H凝胶具有较强的抗SO2-4脱铝能力。     

Al掺杂ZnO薄膜的制备及其电学性能研究

采用溶胶-凝胶法在玻璃基底上制备掺杂铝的氧化锌薄膜.研究了不同的铝掺杂浓度、薄膜厚度以及退火温度对电阻率的影响,结果表明掺杂铝摩尔分数为2%、退火温度在550℃时电阻率最低,电阻率随着薄膜厚度的增加而减小.通过XRD和SEM对薄膜的组织结构和形貌进行了表征,结果表明样品表面相对平整、致密,AZO薄膜保持着ZnO六角纤锌矿结构,说明了Al原子对Zn原子的有效替位.     

氧化镁对安钢400m~2烧结机烧结矿冶金性能的影响

随着高炉入炉矿石品位的不断提高,炉渣中三氧化二铝（Al2O3）相对含量的增加,使得炉渣的流动性变差,脱硫能力下降。为适应高Al2O3冶炼条件,通常在烧结矿中添加白云石等物质,提高炉渣中氧化镁（MgO）的含量,改善炉渣流动性和脱硫能力[1]。而若在烧结矿中添加MgO溶剂,     

ZnO-B_2O_3-P_2O_5无铅玻璃结构的红外光谱研究

借助于红外光谱研究了ZnO-B2O3-PzO5磷酸盐玻璃的结构,分别讨论了玻璃中B2O3/ZnO组成的变化和P2O5/ZnO组成的变化对磷酸盐玻璃结构的影响.结果表明:玻璃中硼氧三角体[BO3]随B2O3含量的增加而增多,而硼氧四面体[BO4]减少,当B2O3≥30%(摩尔含量)时,[BO3]急剧增多,导致玻璃的化学稳定性先缓慢下降后急剧下降;随P2O5含量的增加,[BO3]减少而[BO4]增加,当P2O5≥45%(摩尔含量)时,玻璃中的B3+主要以硼氧四面体[BO4]的形式存在.     

TeO2-AlF3(Al2O3)-LaF3-ZnF2玻璃的热稳定性和网络结构研究

制备了TeO2-AlF3 (Al2O3 )-LaF3-ZnF2体系氟氧化物玻璃.通过DSC和红外吸收光谱分析研究了Al2O3替代AlF3对氟氧化物碲酸盐玻璃热稳定性和网络结构的影响.结果表明:Al2O3替代AlF3使氟碲酸盐玻璃的玻璃转变温度和热稳定性明显提高,玻璃中形成的[AlO6]八面体使玻璃网络结构更加紧密.     

氧化硼对硅酸盐玻璃固化体结构及抗浸出性能的影响

以SiO2、Al2O3、B2O3、CaO、Na2O为原料,加入5%CeO2(质量分数)作为模拟核素,利用熔融法制备硼硅酸盐玻璃固化体,对含锕系元素的放射性废物进行固化处置。通过傅里叶红外光谱仪、紫外激光拉曼光谱仪和差热分析仪等对热处理后玻璃固化体进行表征,以电感耦合等离子体质谱测试玻璃固化体抗浸出性能。结果表明:B2O3含量为15.79wt%时固化体玻璃化转变温度Tg最大;玻璃中存在[SiO4]、[BO3]、[BO4]等基团,随着B2O3含量的增大,部分[BO4]转变为[BO3];Ce在产品一致性测试法(PCT)下标准化浸出率NR先减小后增大,B2O3含量达到15.79wt%时玻璃抗浸出效果最好。     

铁浓度对浮法玻璃表面锡扩散的影响

利用自制的锡槽成型模拟装置制备锡液中加入不同铁含量的玻璃样品,通过X射线荧光光谱、X射线光电子能谱测试手段研究样品中扩散进入玻璃表面锡离子的含量及锡离子不同价态相对含量的变化规律。研究结果表明,随着锡液中加铁量的增加,与锡液接触的玻璃表面渗锡量先减少后增大,当加铁量为0.40%时,渗锡量达到最小,约为17.30ug/cm2;进入玻璃表层中的Sn2+的相对含量随着加铁量的增加先减少后增大,当加铁量为0.40%,Sn2+的相对含量达到最小,约为3.88%;进入玻璃表层中的Sn4+的相对含量随着加铁量的增加先增大后减少,加铁量为0.40%,Sn4+的相对含量达到最大,约为96.12%;铁渗入量随着锡液中加铁量的增多而增多。加铁量相同时,延长玻璃与锡液的接触时间,进入玻璃中的渗锡量增多,渗铁量反而降低。     

TeO2-Nb2O5-BaCl2-AlF3玻璃系统结构及光学性能研究

用传统熔融法制备了一种新型的氧卤碲酸盐玻璃:(80-x)TeO2-10Nb2O5-10BaCl2-xAlF3(x=10、20和30),用密度比重天平、玻璃热膨胀仪、棱镜耦合仪、显微拉曼光谱仪和红外-可见-紫外分光光度计研究了组分变化对物理性能、结构及光学性质的影响。研究结果表明,随着玻璃中AlF3含量增加,玻璃的密度和折射率减小;在Tg温度前,玻璃的平均线膨胀系数α减小;玻璃的热稳定性增强;玻璃结构中的双三角锥体[TeO4]和变形的双三角锥体[TeO3+1]以及三角棱锥体[TeO3]相对含量都相应减少;玻璃在紫外吸收边出现了蓝移现象,玻璃的直接和间接光学帯隙都增大。     

铝掺杂对非晶SiOx薄膜电致发光的影响

为提高硅基薄膜（SiOx）发光材料的发光效率，采用双离子束溅射法制备了不同铝含量的Al—Si—SiOx薄膜。对所制备样品的电致发光（EL）测试表明：由于金属（Al）的掺入，使得在同样的电压下。薄膜中的电流随着铝含量的增加而增加；并且铝含量增大使得通过薄膜的电流增强，因而得到较高强度的电致发光。所以当硅基薄膜中掺入铝时，薄膜的发光效率得以提高；并且，随着铝含量的增加，薄膜的发光效率亦相应提高。