PbO—Fe2O3-V2O5-P2O5玻璃结构与性能研究

钒、铁磷酸盐玻璃作为一种半导体材料受到许多研究者的关注。选择了PbO-V2O5-P2O5、PbO-Fe2O3-P2O5和PbO-Fe2O3-V2O5-P2O5三组玻璃系统,研究了V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构和性能的影响。通过红外光谱(IR)和差热分析(DTA)发现,V2O5和Fe2O3对磷酸盐玻璃结构的影响不同,Fe2O3不但会降低[PO4]基团的桥氧数,还会打断P=O双键,以[FeO4]形式参加网络结构,使玻璃结构趋于稳定。     

P2O5-B2O3-V2O5无铅低熔玻璃形成能力和结构

以取代用作封接玻璃和电子浆料粘接相含铅低熔玻璃为目的,实验研究了P2O5-B2O3-V2O5体系玻璃的形成能力,结构和低熔性能.P2O5-B2O3-V2O5体系中,组成在B2O35%～30%、V2O50%～45%、P2O35%～50%(物质的量浓度,下同)区域内的玻璃具有较强的玻璃形成能力,较低的转变温度、良好的重熔流动性和抗析晶性能.优选玻璃组成为:15P2O5-35V2O5-25B2O3-3SiO2-2Al2O3-10ZnO-5SnO-7BaO-3Bi2O3,玻璃转变温度为308℃,在450℃玻璃细粉重熔熔体流动性好,适合用作在450～500℃烧结的封接玻璃和电子浆料的粘接相.红外光谱分析表明:玻璃结构是由大量孤立的[PO4]、[BO3]、[VO2]和[VO3]基团形成的层状结构,在层与层之间有少量的诸如B-O-B、P-O-P、P-O-V、P-O-B等桥氧键连接.     

P2O5含量对Al2O3-SiO2-P2O5系统玻璃结构和析晶性能的影响

采用高温熔融冷淬法制备Al2O3-SiO2-P2O(5ASP)系统玻璃,用原位晶化法获得了磷酸盐微晶玻璃;用IR、DSC、XRD、SEM等测试方法表征了玻璃结构及析晶性能,讨论了P2O5含量对ASP玻璃结构和析晶性能的影响。结果表明:P2O5含量在35～50%能形成稳定的ASP玻璃。在磷含量较低时,玻璃结构中的P5 主要以不含P=O双键的[PO4]四面体形式存在,P2O5含量较高时,结构中的P-O-键削弱,P=O双键加强,P5 部分以含P=O双键的[PO4]四面体形式存在。随着P2O5含量的增加,玻璃稳定性变差,析晶趋势增强;晶化后的玻璃以AlPO4为主晶相,同时含有少量的Al(PO)3晶相,当晶化温度由650℃升高到800℃时,晶相含量增加并出现YPO4晶相。     

ZnO-B2O3-P2O5系封接玻璃的研究

采用熔融法制备了ZnO-B2O3-P2O5系无铅磷酸盐封接玻璃,研究了组成对玻璃结构、特征温度、热膨胀和化学稳定性的影响.结果表明:B2O3和P2O5为玻璃网络形成体,ZnO含量较低时可以参与到玻璃网络结构中,提高玻璃的稳定性;玻璃转变点Tg、熔制温度Tm、封接温度Ts、软化点Td都随P2O5/B2O3减小而增加;B2O3/ZnO是影响玻璃熔制温度的主要因素;ZnO含量对玻璃密度和热膨胀系数影响较大.ZnO-B2O3-P2O5系玻璃在中性环境下的化学稳定性较好.     

Sm2O3掺杂对BaO-B2O3-Al2O3-SiO2玻璃形成及结构的影响

借助魔角旋转核磁共振技术,探讨掺Sm2O3后BaO-B2O3-Al2O3-SiO2(BBAS)玻璃(BBASS玻璃)的形成、结构及热处理条件下玻璃结构的变化情况.研究表明:随着稀土掺量的增加,BBASS玻璃的形成区域先扩大后缩小.在Sm2O3外掺摩尔分数为30%时BBASS玻璃具有最大的形成区域.在BBAS玻璃结构中,随着BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,原先[AlO4],[AlO5],[AlO6]共存的铝氧多面体结构逐渐转变为大量[AlO4]和少量[AlO5]共存的结构.在BBASS玻璃结构中,随着5m2O3掺入量的增加,Sm2O3对铝氧多面体结构变化的影响与BaO类似;对硼氧多面体而言,Sm3 强大的积聚作用使玻璃结构中硼氧多面体形成了巨大的网络.以上差异说明了Al3 比B3 更容易进入稳定的四面体结构.热处理对玻璃结构影响甚微.     

R2O对ZnO-Sb2O3-P2O5低熔玻璃性能的影响

借助IR、DTA等研究了碱金属氧化物R2O(R=Li,Na,K)对ZnO-Sb2O3-P2O5低熔玻璃结构及性能的影响。结果表明:不同种类碱金属氧化物的加入对玻璃的磷酸盐网络结构无明显影响,但K2O的引入提高了玻璃的转变温度(Tg)、软化温度(Ts)、析晶倾向和耐水性。R2O取代ZnO后破坏了玻璃的网络结构,导致玻璃的Tg及Ts温度和耐水性的降低,增加了玻璃的析晶倾向。在总碱量不变的条件下,借助混合碱效应,调节Li2O/(Li2O Na2O)摩尔比能够获得Tg及Ts温度更低的玻璃,同时耐水性也有所提高。对玻璃膨胀系数(α)的影响依次为K2O>Na2O>Li2O,且随R2O含量的增加而增加。此外混合碱效应对α的变化无明显影响。     

氧化物掺杂对磷酸盐低熔点玻璃结构与封接性能的影响

制备了以ZnO-B2O3-P2O5为基体,外加金属氧化物(Fe2O3, MnO2, CuO和 TiO2)的玻璃试样,研究了金属氧化物对玻璃膨胀系数、密度、玻璃转变温度、软化点温度、化学稳定性、电阻率的影响.实验结果表明外加金属氧化物Fe2O3对提高玻璃的化学稳定性最为有效,MnO2不仅在提高磷酸盐玻璃的化学稳定性方面效果优异,同时在降低玻璃的封接温度方面效果明显,CuO、TiO2对封接性能的影响介于上述二者之间.通过扫描电镜、红外光谱分析了玻璃结构的变化.     

P2O5对Bi2O3-B2O3-ZnO体系玻璃结构及热性能的影响

采用传统的熔融冷却的方法制备了(40-x)Bi2O3-30B2O3-30ZnO-xP2O5(0≤x≤15mo1％)体系玻璃.使用红外光谱、拉曼光谱、DSC和热膨胀仪研究了封接玻璃的结构和热性能.红外光谱及拉曼光谱结果表明,P2O5作为网络形成体,以[PO4]进入到玻璃的网络结构中,玻璃的网络结构性增强.玻璃结构中[BO3]三角体结构单元相对含量有增多趋势,[BO4]四面体、[BiO3]三角体、[BiO6]八面体结构单元相对含量减少.随着P2 O5含量的增加,玻璃化转变温度和玻璃的初始析晶温度升高;玻璃的密度减小.Bi2O3-B2O3-ZnO-P2O5体系封接玻璃热膨胀系数减小,从8.289×10-6℃-1减小到6.354×10-6℃-1.玻璃的软化点逐渐增大,从416℃升高到524℃.     

Effect of Sb_2O_3 Replace V_2O_5 on the Electronic Property of V2O5–P2O5–Sb2O3–Bi2O3 Glass System

采用体积电阻率法、红外光谱、X射线衍射研究了V2O5–P2O5–Sb2O3–Bi2O3体系玻璃的电性能、结构和析晶状况。结果表明：随着Sb2O3取代部分V2O5,玻璃的体积电阻率显著升高,电子分别以V4＋和V5＋为中心不停地进行电子跃迁的电子导电特征得到明显抑制,15%Sb2O3、20%Sb2O3玻璃的体积电阻率可以达到实用水平。当Sb2O3取代V2O5进入钒酸盐玻璃中,玻璃结构得到增强,析晶状况得到改善,削弱了玻璃的导电能力。     

模拟高钠高放废物铁硼磷酸盐玻璃固化体的结构和性能

以36Fe2O3--10B2O3--54P2O5为基础玻璃,制备了不同模拟高钠高放废物包容量的铁硼磷酸盐玻璃固化体,用Fourier变换红外光谱测试方法系统研究了由废物包容量引起的玻璃固化体结构变化,并用溶解速率法初步测试了固化体的化学性能。结果表明:随着废物包容量的增加,固化体试样结构中(PO4)3-四面体基团增加,[BO3]基团向[BO4]基团转变,磷酸盐基团彼此间的连接程度减小,Fe—O—P键在包容量为25%(质量分数)到30%时存在量较大。玻璃固化体网络结构以(PO4)3-四面体基团为主,易水化的(PO3)-磷酸盐基团的含量很小。但固化体结构中[BO3]基团的存在量还较大,该组分的基础玻璃网络形成体氧化物配比还可进一步优化。当废物包容量小于40%时,固化体不同浸泡周期的质量损失速率均在10--8 g/(cm2·min)数量级。     

Phase equilibrium studies in V2O5-Fe2O3 and V2O5-TiO2 systems

V₂O₅-Fe₂O₃ and V₂O₅-TiO₂ systems represent two important chemical systems with various applications, including energy, catalysts, and high-performance materials. In the present study, high-temperature phase equilibrium experiments were conducted at the temperature range of 670–1000°C in air. Electron probe X-ray micro-analyzer (EPMA) was used to analyze the microstructure and composition of the phases presented in quenched samples. Systematic experiments demonstrated that V₂O₅-containing systems should not be quenched by water-based quenching media. Phase diagrams in both systems were constructed, and the eutectic and peritectic points of the systems were confirmed and compared with previous studies. The present study improved the previous results and could be used as the base for thermodynamic modelings and further applications of the two systems.     

V2O5-TeO2-P2O5-Fe2O3系无铅低熔点封接玻璃性能研究

研究确定了V2 O5-TeO2-P2O5玻璃的形成范围,系统地探讨了P2O5/TeO2比及V2 O5对玻璃热膨胀系数、特征温度和耐水稳定性的影响规律,结果表明所涉及玻璃组成的耐水性低.对P2O5/TeO2/V2O5比为17.1/20.9/62,外掺Fe2O3玻璃的研究表明,Fe2O3掺入(0mol％～16mo1％),水侵蚀后质量损失由20.05％降低到1.73％,显著提高玻璃耐水稳定性,热膨胀系数由11.5×10-6/℃降低到8.9×10-6/℃,特征温度提高,其中转变温度Tg从267℃升高到310℃,膨胀软化温度Td从284℃升高到330℃.SEM分析发现,掺入Fe2O3玻璃的表面形成明显的未被侵蚀的网状结构,玻璃表面的Hench侵蚀机理由V类转变为Ⅱ类侵蚀机理.     

Ta_2O_5掺杂Bi_2O_3–ZnO–Nb_2O_5陶瓷的晶体结构、结晶化学及介电性能

采用固相反应法制备Bi1.5ZnNb1.5–xTaxO7陶瓷,研究了不同掺杂量Ta2O5对Bi2O3–ZnO–Nb2O5陶瓷相结构、晶体化学特性和介电性能的影响。结果表明:当x≤0.1时,样品均保持单一的立方焦绿石结构(α–BZN)。通过对样品结晶化学计算发现,随着Ta2O5掺杂量的增加,晶格常数a逐渐减小,结晶化学参数键价和AV(O')[A4]增大,AV(O)[A2B2]减小,48f(O)坐标ξ增加。在组成样品晶体结构的多面体中,由6个48f(O)组成的八面体结构(BO6)逐渐变得扭曲,而6个48f(O)和2个8b(O')组成的六面体结构逐渐变得规则,向正立方体结构变化。室温下样品的介电常数和损耗随Ta2O5掺杂量的增加而减小,弛豫度逐渐减小。     

P2O5-BaO-Nb2O5三元系统玻璃的形成及性能的研究

研究P2O5－BaO-Nb2O5三元系统的玻璃形成区,给出了该三元系统玻璃形成范围。结果发现该系统在网络形成体P2O5的摩尔分数仅为20％,Nb2O5的摩尔分数为30％,BaO的摩尔分数为50％的成分点仍成玻璃。讨论了Nb2O5在系数中的作用以及部分玻璃的着色问题。熔制了BaO的摩尔分数恒定为50％的（50－x)P2O5-xNb2O5-50BaO(x=0,1,10,25,30)和Nb2O5的摩尔分数恒定为10％的yP2O5-10Nb2O5-(90-y)BaO(y=40,50,60,70)玻璃。测定了其折射率、Abbe数、非线性折射率、转变温度、析晶温度、熔化温度、氧原子摩尔体积及密度和组成之间的关系,并从红外吸收光谱的结果初步探讨该玻璃结构。认为在该系统中Nb2O5的作用介于网络形成体和中间体之间。玻璃着色的原因是Nb^5 被还原。     

高浓度Sb2O5/水胶体直接制备Sb2O5/环己酮胶体

研究了以体积质量浓度为60％的高浓度水相Sb2O5胶体为原料制备阻燃剂环己酮／Sb2O5胶体的方法。直接向该水相Sb2O5胶体中加入数种表面活性剂和环己酮，经过胶团在水中聚沉、胶团表面改性、胶团重新分散于环己酮等几个步骤生成环己酮Sb2O5胶体，原水相Sb2O5胶体中的水随之一起成胶。试验表明，该胶体可以与聚氨酯以任意比例互相融合。     

V2O5负载量对V2O5／TiO2催化剂SCR法脱硝的影响

以TiO2载体,采用浸渍法制备了不同V2O5负载量的用于选择性催化还原NOx的V2O5／TiO2催化剂。利用BET,SEM和Ⅺ①,对不同V2O5负载量的催化剂组成、结构、形貌和性能进行了表征,考察不同V2O5负载量对催化剂制备的影响。结果表明制备的催化剂具有较多的中孔和微孔,催化剂中V2O5含量的增加,会降低催化剂的表面积;V2O5含量为2％的V2O5／TiO2催化剂样品比表面积最大,但是其活性非常低;V2O5含量为4％催化剂比表面积较大,NOx脱转化率高;V2O5的负载量小时,V2O5主要以等轴聚合的钒基型式（V3O7和V6O13）存在,这些钒基是催化剂的活性中心;当负载量超过6％,V2O5主要以结晶相存在,占据大量活性位,降低催化效果。     

Some aspects of glass formation in R′2O−P2O5 and R″O−P2O5 systems

The limits of the glass-formation regions are established for the binary R′₂−P₂O₅ and R″O₅−P₂O₅ systems (R′=Li, Na, K: R″=Mg, Ca, Sr, Ba). It is shown that these boundaries closely correlate with those reported by other investigators despite the difference in the conditions in which these binary phosphate glasses were synthesized. The fact that all of the systems under study have about the same upper limits of glass-formation regions is attributed to the ratio R′₂O(R′O): P₂O₅, which for the systems in question is 1.0–1.5 rather than the individual crystal-chemical characteristics of the R⁺ and R²⁺ cations. Translated from Steklo i Keramika, No. 2, pp. 13–15 February, 1997.