晶核剂对透明堇青石微晶玻璃析晶与性能的影响

采用熔融法制备了含有不同晶核剂的非化学计量比堇青石微晶玻璃，通过DSC、XRD、FE-SEM、UV-VIS-NIR等测试方法研究了不同晶核剂对微晶玻璃析晶与性能的影响，并用经典动力学方程(Johnson-Mehl-Avrami)分析了微晶玻璃的析晶动力学。结果表明，以P₂O₅和P₂O₅+ZrO₂为晶核剂的微晶玻璃晶化机制均为表面晶化，而以P₂O₅+ZrO₂+TiO₂为晶核剂的微晶玻璃则倾向于整体析晶。三组微晶玻璃在950℃晶化时主晶相为μ-cordierite,当温度升高到980℃时开始转变为α-cordierite,引入TiO₂使α-cordierite的含量增加，析出的晶体更加复杂致密。随着晶化时间延长，与其他晶核剂相比，P₂O₅+ZrO₂+TiO₂组合晶核剂微晶玻璃在相同晶化时...     

氟化钙污泥制备高性能上转换发光微晶玻璃的研究

半导体行业产生的氟化钙(CaF₂)污泥量大且含有絮凝剂等杂质，资源化利用难度大，现阶段主要处理方式为填埋。本文提出了将CaF₂污泥回收制备上转换发光微晶玻璃的资源化技术。将SiO₂、稀土Er₂O₃和Yb₂O₃引入到CaF₂污泥中，通过高温固相熔融法制备了一系列上转换发光微晶玻璃。采用X射线衍射、扫描电镜、荧光光谱等表征手段研究了不同含量CaF₂污泥和不同晶化温度对所得上转换发光微晶玻璃的结构、形貌、上转换发光峰位置、强度和荧光寿命等的作用规律。所得CaF₂基上转换发光微晶玻璃在980 nm激光激发下，能够发射出绿光(523和539 nm)和红光(655 nm)。原料质量配比为84.5%CaF₂污泥-10%SiO₂-0.5%Er₂O₃-5%Yb₂O₃     

La2O3掺杂SiO2-B2O3-Nb2O5复相微晶玻璃相界及储能性能研究

采用可控析晶法制备了La₂O₃掺杂的SiO₂-B₂O₃-Nb₂O₅ (SBN)复相微晶玻璃,利用DSC、Raman、XRD、SEM、铁电和介电性能测试等分析表征了La₂O₃掺杂对SBN复相微晶玻璃结构与储能性能的影响。结果表明:La₂O₃掺杂能够有效提高复相微晶玻璃的热稳定性,随着La₂O₃含量增加,系统析晶势垒增大,热膨胀系数先降低后升高,价键振动加剧,介电常数先增大后减小,介电损耗先减小后增大;掺杂1.00%(摩尔分数)La₂O₃时,复相微晶玻璃在40 kV/cm电场下的储能密度和储能效率最大,分别为0.031 J·cm^-3和77.6%;储能性能主要通过介电常数和击穿场强的协同作用来评价,La₂O₃能通过提高结构热稳定性和降低介电损耗来提高介电常数,当其引入体系后处于玻璃网络的空隙中,可有效增强材料耐击穿性能;复相微晶玻璃结构可以增加结构无序度,从而降低弛豫损耗,有效提高材料的储能性能。     

Fe2O3对铜尾矿基CaO-MgO-Al2O3-SiO2微晶玻璃析晶行为的影响

以铜尾矿为主要原料,通过熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(CMAS)微晶玻璃,并外掺Fe₂O₃晶核剂对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为进行优化。利用DSC、XRD和SEM等手段研究了晶核剂用量对细粒级铜尾矿基CMAS微晶玻璃析晶行为和物理性能的影响,借助Ozawa-Chen法拟合计算了析晶动力学参数。结果表明,外掺Fe₂O₃晶核剂用量大于3.72%(质量分数)时,细粒级铜尾矿制备的微晶玻璃可以实现整体析晶。辉石相的析出是玻璃相中的Fe、Mg元素进入[Si(Al)O₄] 四面体晶格配位的结果,Fe³⁺的增加有利于辉石相的析出并降低了析晶活化能,外掺Fe₂O₃晶核剂能够较好地优化细粒级铜尾矿基微晶玻璃的析晶行为和力学性能。     

超低膨胀微晶玻璃热处理工艺优化研究

采用熔融法制备了Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系透明玻璃,以TiO₂、ZrO₂和P₂O₅为复合晶核剂对该玻璃进行热处理,获得了超低膨胀微晶玻璃。采用正交试验研究了热处理工艺参数对微晶玻璃热膨胀系数的影响,并通过计算分析获得了最优的热处理工艺参数,即核化温度为600 ℃,核化时间为3 h,晶化温度为820 ℃,晶化时间为5 h。在此热处理工艺制度下获得的微晶玻璃主晶相为β-石英固溶体,热膨胀系数为1.6×10^-8 ℃^-1。采用差热分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、透射电子显微镜分析等手段研究了微晶玻璃的析晶情况和微观结构,并进一步分析了热处理工艺与微晶玻璃热膨胀性能和微观结构之间的对应关系。结果表明,微晶玻璃的热膨胀系数由晶相种类和含量决定,微晶玻璃内部晶相的尺寸和含量与热处理工艺密切相关。     

锂铝硅透明微晶玻璃析晶动力学研究

本文利用经典方程(Johnson-Mehl-Avrami)分析了非化学计量的锂铝硅Li₂O-Al₂O₃-SiO₂-ZrO₂-P₂O₅透明微晶玻璃的析晶动力学,采用DSC、XRD和SEM研究了晶化温度对玻璃析晶行为的影响。结果表明:在较低的起始析晶温度下Li₂Si₂O₅和Li₂SiO₃析出,随晶化温度的升高,主晶相转变为LiAlSi₄O₁₀,Li₂SiO₃晶相消失,晶体尺寸变小,在550 nm处微晶玻璃透过率由89.3%升高到90.6%;利用Kissinger方法计算出的Li₂Si₂O₅和LiAlSi₄O₁₀的析晶活化能分别为349.5 kJ/mol和184.2 kJ/mol,平均晶体生长指数分别为3.05和1.42。     

掺杂稀土金属氧化物+B2O3的成像玻璃基片的制备

基于可视化成像技术基本原理,对成像玻璃“掺杂稀土金属氧化物+B₂O₃”原料配方、配料熔化、浮抛控制、退火成形、切割包装等关键技术进行了系统分析和优化,成功制备了成像玻璃基片。掺杂稀土金属氧化物+B₂O₃的成像玻璃基片具备黏度适中、析晶减少、易热成形等性能,可满足玻璃深加工的要求。     

CaO/MgO对花岗岩尾矿微晶玻璃物相和性能的影响

以花岗岩尾矿为主要原料(掺入质量分数:56%),TiO₂为主晶核剂,适量Na₂SiF₆为助熔剂和晶核剂,添加部分辅助原料,采用整体析晶法,制备了R₂O-CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系花岗岩尾矿建筑微晶玻璃。研究了CaO/MgO质量比对微晶玻璃析晶能力、物相、微观结构及性能的影响。结果表明:CaO/MgO质量比的增加有利于增强基础玻璃的析晶能力,当CaO/MgO质量比≤0.88时,微晶玻璃的主晶相为钙长石和角闪石,当CaO/MgO质量比＞0.88时,主晶相转变为钙长石,且钙长石衍射峰的强度随着CaO/MgO质量比的增加而增大;随CaO/MgO质量比的增加,晶体数量逐渐增多,晶粒尺寸增大;微晶玻璃的体积密度和显微硬度随CaO/MgO质量比的增加呈先增大后减小的趋势,当CaO/MgO质量比为0.57时,体积密度达到最大值2.752 5 g/cm³,当CaO/MgO质量比为0.71时,显微硬度达到最大值为8.6 GPa。     

LAS微晶玻璃在离子交换后的去结晶相变化及机械性能表征

Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃是一种高性能的实用微晶玻璃体系,以Li₂O、Al₂O₃和SiO₂作为主要原料,采用整体析晶法制备了以透锂长石(LiAlSi₄O₁₀)为主晶相的微晶玻璃,并采用低温离子交换单元盐浴的方法,对其进行化学强化。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜等设备研究了LAS系微晶玻璃化学强化后的表面形貌和机械性能。结果表明,化学强化后此体系微晶玻璃表面出现去结晶相,维氏硬度显著降低,但抗弯强度显著提高,强化10 h时,表面出现约740 nm的非晶相层,抗弯强度达到最大值472 MPa。     

CaO-B2O3-SiO2微晶玻璃的制备及介电性能

低介电常数、低介电损耗的微晶玻璃是制造低温共烧陶瓷基板的重要材料。本文采用熔融水淬法制备了CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)微晶玻璃,重点研究了m(CaO)/m(SiO₂)质量比、B₂O₃含量对CBS微晶玻璃介电性能的影响。结果表明：CBS微晶玻璃的主要晶相有Ca₃Si₃O₉、Ca₂B₂O₅、CaB₂O₄、SiO₂和Ca₂SiO₄。随着m(CaO)/m(SiO₂)质量比的增加,介电常数增加,介电损耗先降低后增加;硅灰石相的增多使介电损耗从2.87×10^-3降到1.36×10^-3,介电损耗随着SiO₂、Ca₂B...     

Effect of the local structure of Ti-oxide species on the photocatalytic reactivity and photo-induced super-hydrophilic properties of Ti/Si and Ti/B binary oxide thin films

From the results of various spectroscopic investigations of Ti-oxide-based binary oxides, it was found that tetrahedrally coordinated Ti-oxide species are formed in the thin films of Ti/Si binary oxides with low TiO₂ content, while octahedrally coordinated TiO₂ nano-particles are formed in the Ti/B binary oxide thin films, reflecting the effect of the crystalline structures of the host SiO₂ or B₂O₃ on the local structure of the guest Ti-oxide species, respectively. The photocatalytic reactivity of the TiO₂ thin films was found to be remarkably enhanced by the dispersion of the Ti-oxide moiety into both the SiO₂ and B₂O₃ matrices, whereas the photo-induced super-hydrophilic properties of the TiO₂ thin films were enhanced only by a combination or mixing of the Ti-oxide moiety with B₂O₃.     

SiO2含量对钛矿渣微晶玻璃晶化行为的影响

以钛矿渣为主要原料,采用熔融法制备CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系微晶玻璃,通过综合热分析仪、X射线衍射仪和扫描电子显微镜分析了SiO₂含量对钛矿渣微晶玻璃的基础玻璃稳定性及晶化行为的影响。结果显示:以原渣制备微晶玻璃时,其基础玻璃结构不稳定,易析出钙钛矿晶体,随着SiO₂含量的增加,基础玻璃趋于稳定,析晶温度上升,热处理后析晶程度更高,显微结构更加致密,因而强度更高。通过加入辅助原料石英粉来调节SiO₂含量,当SiO₂含量为40%(质量分数)时,可以制备出具有稳定玻璃体、晶相仅为透辉石、抗弯强度为82.1 MPa的微晶玻璃,其钛矿渣掺量在80%(质量分数)以上,具有重要的经济与社会效应。     

Local structure and photocatalytic activity of B2O3–SiO2/TiO2 ternary mixed oxides prepared by sol–gel method

The local structure and the photoactivity of B₂O₃–SiO₂/TiO₂ ternary mixed oxides (SiO₂ content was fixed as 30 at.% with respect to TiO₂) was investigated by using XRD, FT-IR, BET, UV-vis spectra, and electron paramagnetic resonance (EPR) measurement. In FT-IR analysis, boron was incorporated into the framework of titania matrix with replacing Ti---O---Si with Si---O---B or Ti---O---B bonds. Also, paramagnetic species such as O⁻ and Ti³⁺ defects were formed by the boron incorporation. In SiO₂/TiO₂ mixed oxides, a blue shift in the light absorption band was observed due to the quantization of band structure. All B₂O₃–SiO₂/TiO₂ samples had pure anatase phase and no rutile phase was formed even though the calcination temperature was over 900 °C. Incorporating boron oxides of more than 10% enlarges the grain size of anatase phase and causes a red shift of the light absorption spectrum. The surface area was monotonically decreased with increasing the content of boron content. As a result, the photoactivity of B₂O₃–SiO₂/TiO₂ ternary mixed oxides was greatly influenced by the content of boron oxide. The highest photoactivity (g moles/min l) was obtained when the boron content was 5% and seven times higher than that of silica/titania binary mixed oxide. In addition, the specific photoactivity (g moles/m² l) was maximum still at 5%. It was concluded that the large reduction of surface area, the change of band structure, and more formation of bulk Ti³⁺ sites are responsible for the deterioration in the photoactivity of B₂O₃–SiO₂/TiO₂ ternary mixed oxides when the content of boron is over 10%, although their crystallinity was enhanced by increasing the calcination temperature with keeping anatase phase.     

含钛高炉渣制备SCR烟气脱硝催化剂

以含钛高炉渣为原料,稀硫酸为溶剂提取钛液,钛液经水解、高温焙烧后制得高比表面积的TiO₂,并以其为载体采用分步浸渍法制备了V₂O₅-WO₃/ TiO₂催化剂。优化了含钛高炉渣的酸解条件,对所得TiO₂进行了XRD、XRF、BET表征,用自制催化剂评价系统考察了所制备催化剂的脱硝性能及抗硫抗水性能。结果表明：H₂SO₄浓度40%、酸渣比1.5、酸解温度80℃、酸解时间3 h条件下,TiO₂浸出率可达90%,水解产物主要为锐钛型TiO₂,纯度达到74%,含有21.2%无定形SiO₂及少量其他杂质。SiO₂的存在提高了产物的比表面积、孔径,有利于活性组分的负载。以含钛高炉渣基TiO₂为原料制备的V₂O₅-WO₃/TiO₂脱硝催化剂相比于以商业TiO₂和TiOSO₄制备的催化剂,在250～450℃具有更高的催化活性,且在300℃具有较好的抗硫抗水性能。     

Co2+掺杂ZnO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的制备及光学性能

本文采用熔融法和热处理制备了Co²⁺掺杂的ZnO-MgO-Al₂O₃-SiO₂(ZMAS)系透明微晶玻璃,基于X射线衍射的结果确定了微晶玻璃的主要晶相为ZnAl₂O₄/MgAl₂O₄,并且随着晶化处理时间的增加,微晶玻璃的物相构成没有发生明显变化,尖晶石相的结晶度和平均晶粒尺寸呈现先增大后减小的趋势。吸收光谱和发射光谱的结果表明Co²⁺进入了尖晶石相ZnAl₂O₄/MgAl₂O₄中,并取代了四面体位置(T_d)的Zn²⁺或Mg²⁺。随着晶化处理时间的增加,样品的吸收光谱强度和发射光谱强度均呈现先升高后降低的趋势,这与X射线衍射结果的变化趋势一致,说明可以通过控制微晶玻璃的结晶度来调控光学性能,这对制备性能优良的微晶玻璃材料具有一定的指导意义。对比了采用不同价态Co的氧化物原料制备的微晶玻璃,结果表明无论是掺杂CoO还是Co₂O₃,微晶玻璃尖晶石相中的Co元素均以Co²⁺形式存在。此外,将所制备的微晶玻璃材料在1 540 nm处的基态吸收截面(σ_gas)同Co掺杂的其他基体材料进行了对比,发现它有望作为可饱和吸收体应用于调Q激光器中。