MoO3在E玻璃中溶解度及玻璃结构的研究

我国某动力堆高放废液中有较高含量的Mo,这会导致玻璃固化过程中黄相的产生,从而影响固化体性能,所以提高Mo在固化体中的溶解度对提高固化体的废物承载能力十分重要。采用XRD、红外和Raman分析固化体的物相和网络结构变化,DSC分析固化体的玻璃化转变温度,对MoO₃在E玻璃中的溶解度及MoO₃对玻璃网络结构和玻璃化转变温度的影响进行了研究。结果表明:相较于传统硼硅酸盐玻璃,E玻璃对MoO₃具有较好的包容性,MoO₃在E玻璃中的最大溶解度为6%(质量分数),该溶解度下的玻璃化转变温度为882℃,随着MoO₃掺量增加,Q¹占比增加,Q²、Q³、Q⁴总占比减少,玻璃网络结构发生解聚,当MoO₃掺量超过溶解度极限时会析出CaMoO₄晶体。     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

Bi2O3对K2O–B2O3–SrO–Al2O3–Nb2O5–SiO2玻璃陶瓷介电储能性能的影响

随着电力电子系统的不断发展,高功率脉冲电容器的需求增多。电介质电容器因具有放电功率大、充放电速度快及性能稳定等优点,在电力系统、电子器件、脉冲电源等方面发挥着重要作用,广泛应用于民用领域及军事领域。通过熔融压延制备玻璃基体,采用可控结晶工艺研究了不同含量的Bi₂O₃ (x=0.0%、1.0%、2.0%、4.0%,摩尔分数)对K₂O–B₂O₃–Sr O–Al₂O₃–Nb₂O₅–SiO₂玻璃陶瓷物相演化、微观结构、介电和储能性能的影响。在该玻璃陶瓷中,KSr₂Nb₅O₁₅为主要析出晶相,当Bi₂O₃的加入量为x=2.0%(摩尔分数)时,热处理温度为950℃时,玻璃陶瓷样品的储能密度最大可达到1.27 J/cm³,室温下介电常数可达342,是热处...     

MoO3对玄武岩玻璃结构及性能的影响

三氧化钼在硼硅酸盐玻璃系统中的溶解度非常低,其在核废料玻璃中的过量存在可导致易溶“黄相”的形成。本实验以天然玄武岩制备的玄武岩玻璃为基体,掺入不同含量的MoO₃制备玻璃固化体。采用X射线衍射分析、场发射扫描电子显微镜等测试手段对不同条件制备的玻璃固化体进行表征,研究了MoO₃添加量对玻璃固化体微观形貌、理化性能、化学稳定性的影响。结果表明:MoO₃的大量引入将使玄武岩玻璃析出CaMoO₄。随着MoO₃添加量增加,玻璃固化体Tg下降,密度上升。其钼酸盐最大溶解度为5.5%(质量分数),高于硼硅酸盐玻璃系统,此时玻璃化转变温度、密度分别为619℃、2.70 g/cm²。玄武岩玻璃富含铝,通过对硼硅酸盐玻璃和玄武岩玻璃成分的对比分析,这是其具有优异钼酸盐溶解度的主要原因,玄武岩玻璃固化体28天的浸出液Mo浸出率为8.5×10^-6 g/(m²·d),与广泛使用的硼硅酸盐玻璃相当。     

Mo对含Nd硼硅酸盐玻璃的析晶动力学影响研究

乏燃料处理产生的高放废物处置是国内外研究重点，其中Mo的研究是热点问题。以SiO₂-B₂O₃-Na₂O-Al₂O₃-CaO-Nd₂O₃为基础玻璃配方制备含Nd的硼硅酸盐玻璃，向玻璃中加入以摩尔分数0、2%、4%和6%为梯度的MoO₃进行烧制。先通过XRD和Raman测试分析得出在MoO₃掺入量为4%开始析出CaMoO₄晶体；然后对Mo-0,Mo-2和Mo-4进行析晶动力学分析，探究出在MoO₃掺量在0～2%时，析晶活化能降低，在2%～4%掺量时析晶活化能升高；最后对不同MoO₃掺量样品在830℃下保温3h进行二次析晶处理，在仅含Nd₂O₃的样品中主要析出的是磷灰石[Ca₂Nd₈(SiO₄)     

Al2O3/SiO2对铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备了铝硼硅酸盐玻璃。通过改变玻璃组成中Al₂O₃/SiO₂比,研究了玻璃组成对玻璃性能的影响。通过光电子能谱(XPS)和核磁共振波谱(NMR)分析了玻璃的结构。结果显示,在Al离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构和少量五配位[AlO₅]、六配位铝[AlO₆]结构,Si离子主要形成Q4结构;在Si离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构,Si离子主要形成Q⁴和Q³结构。随着Al₂O₃/SiO₂比的增大,玻璃中桥氧(BO)数减少,形成[BO₄]和[BO₃]构成的硼氧环结构。这些玻璃结构的变化导致玻璃的热膨胀系数、玻璃转变温度和玻璃软化温度随着Al₂O₃/SiO₂比的改变而变化。     

磷钼杂多酸盐含量对硼硅酸盐玻璃固化体结构和抗浸出性能的影响

我国现存高放泥浆主要成分为磷钼杂多酸盐(PM),磷和钼在硼硅酸盐玻璃中溶解度较低,超过一定溶解度后会在玻璃表面产生分相从而影响玻璃化的效率和安全。本文主要研究了PM含量对硼硅酸盐玻璃固化体物相组成、微观结构和抗浸出性能的影响。结果表明,当PM掺量为0%～4%(质量分数,下同)时,样品为透明玻璃,而PM掺量高于5%时,样品为含钼酸钙和钼酸钡晶相的玻璃陶瓷。随着PM掺量从0%增加至6%,玻璃网络结构中的[SiO₄]结构逐渐解聚,[MoO₄]^2-结构逐渐增加,且[BO₄]、Q³和Q⁴结构单元含量逐渐降低,玻璃网络结构的致密程度也逐渐降低。随着PM掺量增加,Si、B和Na元素28 d归一化浸出率先降低后升高,Mo元素28 d归一化浸出率先升高后降低。     

B2O3对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构及性能影响的研究

以Na₂O-B₂O₃-SiO₂低膨胀玻璃为基础玻璃体系,用B₂O₃逐步取代SiO₂,采用高温熔融法制备出低膨胀硼硅酸盐玻璃。通过红外光谱、扫描电镜分析了玻璃微观结构,X射线光电子能谱分析了桥氧和非桥氧含量,研究了B₂O₃含量对硼硅酸盐玻璃机械性能、热膨胀性能和紫外-可见光透过率的影响。结果表明:B₂O₃含量的增加使玻璃结构中的[BO₃]增多,玻璃分相逐渐加重;该体系玻璃的机械性能良好,显微硬度达802 kg/mm²,抗折强度达147 MPa;转变温度和软化温度都逐渐降低,热膨胀系数逐渐增加;玻璃样品的可见光透过率在90%左右,无明显规律,[BO₃]增多,玻璃结构中非桥氧的含量增加,玻璃的紫外-可见光透过率逐渐降低。     

铜浆料用ZnO-B2O3-SiO2-BaO玻璃的结构和性能

本文以铜浆料用ZnO-B₂O₃-SiO₂-BaO玻璃为对象，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、核磁共振铝谱(²⁷Al NMR)、差示扫描量热(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法，研究了ZnO含量对其结构和性能的影响。结果表明，随着ZnO含量的增加，玻璃试样中BO/NBO(摩尔比)、玻璃试样的平均桥氧数和[ZnO₄]/[ZnO₆]摩尔比均先增大后减小，[BO₄]/[BO₃]摩尔比增大，[AlO₆]和[AlO₅]摩尔占比增大，[AlO₄]摩尔占比降低。玻璃试样网络结构连接度整体先致密后疏松，且当ZnO的质量分数为36%时玻璃试样网络结构最为致密。当ZnO质量分数从32%增加到42%时，玻璃试样的DSC曲线中玻璃化转变温度T_g、起始烧结温度T     

B2O3对LTPS用基板玻璃结构和黏温性能的影响

以LTPS用无碱基板玻璃配比料方,探讨B₂O₃对无碱硼铝硅酸盐玻璃结构和黏温性能的影响。通过红外光谱和X射线光电子能谱对玻璃试样进行网络结构分析,并测试了玻璃试样的高温黏度、软化点温度、退火点温度和应变点温度。结果表明:B₂O₃含量较低(0.13%)时,B³⁺以四配位的[BO₄]存在;随着B₂O₃含量升高,满足[BO₄]形成之外的B;逐渐以[BO₃]的形式存在;[BO₃]含量增多,玻璃黏度逐渐下降。     

ZrO2添加对MoO3/Al2O3催化剂耐硫甲烷化性能的影响

采用共沉淀法制备了ZrO₂-Al₂O₃复合载体,并进一步制备了MoO₃/ZrO₂-Al₂O₃催化剂,考察了不同ZrO₂质量分数对催化剂结构及其耐硫甲烷化性能的影响。利用N₂物理吸附、X射线衍射、H₂程序升温还原和透射电子显微镜等手段对催化剂的结构进行了表征。结果表明,MoO₃/ZrO₂-Al₂O₃中ZrO₂的添加可以明显削弱MoO₃与载体间的相互作用,促进Mo物种的还原,适量ZrO₂的存在还有助于提高催化剂的比表面积,改善Mo活性相的分散性,使催化剂表现出优异的耐硫甲烷化活性。     

低损耗高耐压Al2O3基低温共烧陶瓷

为获得低介电损耗、高耐压强度的Al₂O₃基低温共烧陶瓷(LTCC)材料,采用固相法制备了x(6La₂O₃·24CaO·50B₂O₃·20SiO₂)(LCBS)+(1–x)Al₂O₃玻璃/陶瓷。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、矢量网络分析仪、高压击穿试验仪、高温介电温谱仪对烧结样品的结构和性能进行了表征。结果表明：添加适量的LCBS玻璃粉有助于提升材料的致密性、降低介电损耗、提高击穿场强。同时,复阻抗谱分析表明,LCBS玻璃的加入可以显著提高玻璃/陶瓷的电阻率和活化能。当玻璃含量(摩尔分数)为44%时,850℃烧结0.5 h,可获得性能优异的LTCC陶瓷材料G44:ε_r=7.14,Q×f=5 769 GHz(f=13 GHz),E_b=57.44 kV/mm。     

CaO含量对镧硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相和化学稳定性的影响

采用熔融冷却法制备了Na₂O-CaO-La₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃,经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO₂对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示:随着CaO含量增加,硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强,其他晶相的衍射峰减弱直至消失,当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa₄(SiO₄)₃O晶相的玻璃陶瓷样品;CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响,CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大;采用PCT法浸泡28 d后,所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均保持在10^-3数量级以下,表明其具有优异的化学稳定性,且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明,硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。     

Na2O对固体氧化物燃料电池用透辉石封接微晶玻璃性能的影响

本文设计和制备了以透辉石为主晶相的R₂O-RO-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂系封接微晶玻璃,用于固体氧化物燃料电池(SOFC)的封接,研究了Na₂O含量(0%～10%,摩尔分数)对封接玻璃热膨胀系数(CTE)、析晶与烧结润湿特性的影响,表征了封接件在高温长时间热处理后玻璃与SUS403不锈钢的封接界面。结果表明,Na₂O可以显著改善玻璃的热性能,所制备的玻璃样品在封接温度范围内经热处理后可获得主晶相为透辉石(CaMgSi₂O₆)的微晶玻璃。随着Na₂O含量增加,主晶相透辉石的晶相含量不同,微晶玻璃的热膨胀系数由未晶化前的8.22×10^-6 K^-1提升至11.79×10^-6 K^-1,能够满足SOFC封装的热膨胀匹配。当Na₂O含量大于等于8...     

Gd3+/Ce3+对Tb3+掺杂氟氧化物玻璃发光敏化作用的影响

本文采用高温熔融法制备了Gd/Tb、Gd/Ce、Gd/Ce/Tb掺杂的SiO₂-B₂O₃-BaF₂组分氟氧化物玻璃,通过测试X射线衍射光谱确定了其物相,通过测试其不同波段激发下的荧光光谱研究了不同Gd₂O₃掺量下Tb³⁺的发光性能,并确定了Gd₂O₃更精确的最佳掺量范围。此外,文中通过改变气氛制备了Gd/Ce/Tb共掺杂氟氧化物玻璃,对比研究了Gd³⁺和Ce³⁺对Tb³⁺的敏化作用。结果表明,本文所制备的氟氧化物玻璃都呈稳定的玻璃态;Gd³⁺和Ce³⁺对Tb³⁺的发光都具有敏化作用,且Gd₂O₃掺量为7%(摩尔分数,下同)时敏化效果相较于其他掺量最为显著,超出7%则造成猝灭;Ce₂O_3<...     

高稳定性SrF2-Na2O-Fe2O3-P2O5体系氟磷酸盐玻璃的制备与表征

⁹⁰SrF₂和高Na₂O、Fe₂O₃、P₂O₅含量的废物是两大类核电废物,将两者联合固化可获得以SrF₂、Na₂O、Fe₂O₃和P₂O₅为主要组成的玻璃固化体。本文采用X-射线荧光光谱仪、X-射线衍射仪、红外光谱仪、热膨胀仪、差热分析仪等研究了各样品的玻璃形成能力、实际组成、结构及热稳定性;采用溶解速率法和产品一致性测试方法研究了样品的耐水性。结果表明:1 000 ℃熔融保温0.5 h制得的玻璃中Sr损失较小而F质量损失达30%~34%;随着P₂O₅/SrF₂摩尔比的降低,玻璃的热稳定性急剧降低,而耐水性却有明显的改善;具有焦磷酸盐玻璃结构的样品稳定性好,其中SrF₂为30%(摩尔分数)的玻璃既具有高耐水性又具有较高的热稳定性。     

玻璃网络结构对CsPbI3钙钛矿量子点玻璃光学性质的影响

采用高温熔融-热处理技术,以Cs₂O、PbI₂和NaI为CsPbI₃量子点前驱体,制备了CsPbI₃量子点掺杂硼硅酸盐玻璃。X射线衍射和透射电镜观察表明,在玻璃内部析出了CsPbI₃量子点。随热处理温度上升或B₂O₃含量的增加,发光峰和吸收边出现红移,荧光强度和量子产率先增大后减小,量子点的荧光衰减寿命逐渐增长。进一步分析表明,随着B₂O₃含量增大,玻璃中二维（2D）网络结构增多,Cs⁺、Pb²⁺和I^-移动能力增强,有利于CsPbI₃量子点析出和表面缺陷钝化。CsPbI₃量子点掺杂硼硅酸盐玻璃的可调谐红光发射,在可见波段激光器和白光LED等领域具有潜在应用。     

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。     

改性透辉石玻璃对Mo包容量的研究

高放废液中的钼在传统硼硅酸盐玻璃中的溶解度较低,超过溶解度的部分极易形成黄相,黄相的出现对固化体性能不利,并限制了固化体中废物的包容量。通过以改性透辉石玻璃为基体提高钼的溶解度,从而避免黄相的形成。采用X射线衍射、拉曼光谱、红外光谱、扫描电子显微镜、密度测量以及电感耦合等离子体发射光谱仪等现代分析测试技术对系列样品的成分、微观结构、理化性质和化学稳定性进行了表征。结果表明：用硼砂改性透辉石,可以有效地降低透辉石玻璃的烧制温度。改性透辉石玻璃对Mo的最大包容量为9%(质量分数),当MoO ₃的掺量为10%时,改性透辉石玻璃将析出CaMoO ₄晶体,表明改性透辉石对钼的包容量高于硼硅酸盐体系,此时固化体的密度为2.86 g/cm ³。经过浸出测试,改性透辉石玻璃固化体28天的浸出液Mo浸出率为1.8×10^-5 g/(m²·d),表明改性透辉石玻璃固化体具有良好的化学稳定性。     

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。