苯甲酸脱羧反应过程的拉曼光谱研究

应用水热金刚石压腔结合拉曼光谱技术研究了升温过程中苯甲酸在水中的变化及拉曼谱图。结果表明：低温升温过程中,苯甲酸的拉曼谱图中各个特征振动谱峰没有变化,苯甲酸没有与水反应。随着温度的继续升高,苯甲酸的拉曼谱图中的特征振动峰逐渐变弱。升至150 ℃时,羧基的拉曼特征谱峰消失,说明此过程中苯甲酸发生了脱羧反应。继续升温至170 ℃,苯甲酸溶解消失。随后将体系降至常温,发现有晶体析出。由其拉曼谱图可知,重结晶的晶体含有苯环的特征峰,说明有芳香烃析出。但是没有测到羧基的特征拉曼谱峰,说明重结晶的晶体不是苯甲酸。整个过程可以说明,芳香烃在溶解重结晶过程中是可逆的,羧基是不可逆的。     

常温高压下石膏在水中溶解及相变现象的研究

 研究常温下200~1 100 MPa压力范围内石膏的Raman光谱,原位观测了随压力升高,石膏在水中的溶解现象,其过程中伴随着石膏的相变。结果表明：压力小于407 MPa时,石膏的形态无明显变化;随着压力的升高,石膏开始溶解,溶解至一定程度,石膏发生了向半水石膏转化的相变;相变完成后,半水石膏继续溶解至消失。石膏这一溶解相变过程表明在地球内部与压力相应的深部区域内,也可能会发生矿物的溶解相变。     

热膨胀法测45号钢的相变临界温度

在加热过程中由于发生逆共析反应产生相变收缩效应,45号钢的线膨胀系数发生突变,由此得到相变临界温度.利用热膨胀法测量45号钢的线膨胀系数随温度的变化,升温速率为3～5℃/min,测得AC1点为737℃,AC3点为827℃,实验值与理论值吻合.     

高温高压下方解石相转变的拉曼光谱原位实验研究

用热液金刚石压腔装置结合拉曼光谱技术研究了高温高压下方解石的相变过程及拉曼光谱特征。结果表明:常温条件下,体系压力增至1 666和2 127 MPa时,方解石的拉曼特征峰155cm-1消失,1 087cm-1峰分裂为1 083和1 090cm-1两个谱峰、282cm-1峰突然降至231cm-1,证明其转变为方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ。在起始压力为2 761MPa和低于171℃的升温过程中,方解石-Ⅲ的拉曼散射的各个特征振动峰没有变化。当温度达到171℃,方解石晶体完全变成不透明状,其对称伸缩振动峰1 087cm-1、面内弯曲振动峰713cm-1和晶格振动峰155和282cm-1均发生突变,说明方解石-Ⅲ相变生成一种碳酸钙新相。体系降至常温,该新相一直保持稳定不变,表明高温高压下方解石向碳酸钙新相的转变过程是不可逆的。方解石-Ⅲ与碳酸钙新相之间的相变线方程为P(MPa)=9.09.T(℃)+1 880。碳酸钙新相的对称伸缩振动峰(ν1 087)随压力、温度的变化率分别为dν/dP=5.1(cm-1.GPa-1),dν/dT=-0.055 3(cm-1.℃-1)。     

Ag-Cd合金贝氏体相变内耗

使用低频倒扭摆测量了Ag-42.3at％Cd合金在室温至250℃范围内等温过程中内耗随时间的变化和不同升温速率下内耗与温度的关系。试验表明,Ag-Cd合金发生贝氏体相变时内耗升高是由于贝氏体相变形核过程中母相基体点阵的不稳定,内耗的升高决定于贝氏体形核率J^*与点阵局部软化区单位体积内耗值Q_s^-1的乘积。 关键词：     

利用傅里叶变换红外光谱分析高温对木材-胶粘剂界面性能的影响

胶合木层板间界面起传递应力的作用,是构件承载的重要参数,其高温胶合性能决定了构件的抗火性能。以兴安落叶松结构材,以及结构用间苯二酚-酚醛树脂胶粘剂(PRF)和三聚氰胺-脲醛树脂胶粘剂(MUF)为研究对象,研究了20～280 ℃中木材含水率、密度、顺纹弦向抗剪强度和木材-胶粘剂界面胶合性能等216个试件在高温中的物理力学性能变化规律,通过傅里叶变换红外光谱分析高温中胶粘剂官能团变化,揭示了高温对木材-胶粘剂界面性能的劣化机理。结果表明,20～150 ℃时,兴安落叶松主要发生由水分释放导致的木材密度降低等物理反应,木材颜色未发生明显变化;150～200 ℃时,木材热降解开始,密度下降速度变缓,木材颜色逐渐加深;温度继续升高时,木材热降解加剧,颜色急剧加深,木材密度损失快速增加;当温度升至280 ℃时,木材发生炭化、完全转化为黑色,密度降至常温的72.49%。高温对兴安落叶松顺纹弦向抗剪强度有明显的劣化作用;20 ℃时木材抗剪强度为9.654 MPa,20～110 ℃时木材抗剪强度下降较快,150 ℃时降至常温的60.68%;150～280 ℃时,木材顺纹抗剪强度急剧下降,280 ℃时降至1.054 MPa。木材-胶粘剂界面的高温性能与胶粘剂的耐热性能密切相关;常温时,兴安落叶松与PRF和MUF均有较好的胶合性能,其界面抗剪强度分别为9.071和9.619 MPa,木破率均在80%以上;随着温度的升高,两种胶粘剂的界面抗剪强度均明显降低,木材-PRF界面较木材-MUF具有更好的耐高温性能。20～150 ℃时,两种胶粘剂界面抗剪强度劣化规律与木材抗剪强度相似,150 ℃时木材-PRF和木材-MUF的界面抗剪强度分别为常温的60.61%和60.92%,木破率均高于70%。150～280 ℃时,木材-PRF界面抗剪强度劣化规律仍与木材顺纹抗剪强度相似,280 ℃时降至0.774 MPa;木材-MUF界面胶合性能受温度影响更大,220 ℃时其木破率为10%,280 ℃时界面抗剪强度降至0 MPa。傅里叶变换红外光谱图中,20～150 ℃时PRF化学结构无明显变化;温度高于150 ℃时主要发生胶粘剂的进一步交联,以及醚键和亚甲基桥的断裂,PRF开始热解,但化学结构仍较完整;20～150 ℃时MUF的化学结构无明显变化,温度高于200 ℃时,羟甲基特征峰减弱、异氰酸酯基团产生,热降解剧烈,PRF较MUF具有更高的耐热性能。研究结果将为木结构工程合理选择原材料提供数据支撑,并为完善木结构抗火设计理论和方法提供依据。     

NiTi形状记忆合金相变过程的正电子湮没研究

采用正电子湮没技术研究了NiTi合金在降温和升温过程中缺陷和电子密度随温度的变化.在降温过程中,当温度从295K降至225K时,合金的电子密度nb随温度的降低而下降,在225K时降至最小;随后,nb随温度的降低而升高.当温度从295K降至221K时,合金缺陷的开空间随温度的下降而升高,在221K时达到最大值;随后,缺陷的开空间随温度的下降而下降.在升温过程中,当温度从25K升至253K时,合金的电子密度nb随温度的升高而降低,并在253K时达到最小;当温度从253K升至295K时,合金电子密度nb随温度的升高而升高.在相变临界温度点Ms=222K,Mf=197.2K,As=237.5K,Af=255.5K附近,合金的电子密度nb及合金缺陷的开空间均有异常的变化.     

天然流体包裹体中甲烷水合物生成条件原位变温拉曼光谱研究

准确获取流体包裹体中气体水合物的生成条件一直是传统包裹体分析方法面临的一个难题。文章采用原位拉曼光谱技术分析了天然流体包裹体中甲烷水合物的生成条件。并由常温拉曼光谱分析表明,研究流体包裹体的流体组成为CH4-H2O体系。通过三种方法控制实验温度的变化,在第三种方法实验条件下获得了-170 ℃时甲烷水合物与冰的拉曼光谱,逐渐升温原位观测甲烷水合物的消失温度。原位拉曼光谱检测结果表明,研究包裹体中甲烷水合物的生成温度为7.5 ℃。结合CH4-H2O体系水合物形成条件相平衡计算,得到包裹体中甲烷水合物生成时的压力为5.587 3 MPa。研究结果表明,原位拉曼光谱技术是准确获取流体包裹体种气体水合物生成条件的一种有效方法。     

金刚烷的高压拉曼光谱研究

对金刚烷(C_(10)H_(16))进行了常温原位高压拉曼光谱研究,最高压力为25 GPa。通过分析高压拉曼光谱,结合拉曼频移随压力的变化情况,得出在实验压力范围内C_(10)H_(16)发生了多次相变。0.6 GPa时,C_(10)H_(16)由常温常压下的无序相(α相)转变为有序相(β相);继续加压至1.7 GPa时,第2次结构相变开始,直至3.2 GPa,第2次相变完全结束;第3次相变开始于6.3 GPa,结束于7.7 GPa;22.9 GPa时发生了第4次结构相变。另外,首次在拉曼光谱上探测到第3次相变过程中晶格振动峰的变化,说明第3次相变并非前人报道的等结构相变。     

双颗粒在溶解条件下沉降的多相流动特性

对牛顿流体内溶解双颗粒在垂直管道中的沉降运动进行了直接数值模拟. 流体运动由守恒方程计算, 密度和黏性的变化考虑流场温度变化的影响, 通过积分粘性应力和压力获得颗粒的受力跟踪颗粒运动, 溶解引起的相变及其形状的变化由溶解潜热、溶解质量与分散相边界处的温度梯度的关系建立的方程决定. 通过颗粒和流体间相互的作用力和力矩及边界条件的施加实现相间耦合. 对双颗粒在等温流体无溶解条件和非等温流体溶解条件下的沉降过程进行了计算. 结果表明, 在一定雷诺数内, 热对流产生的颗粒尾迹处涡的脱落以及溶解引起的颗粒质量、颗粒表面形态的变化引起了颗粒的横向摆动, 并使颗粒沉降速度发生了变化.     

Cu掺杂无水芒硝的光致发光特性

在气温1 100℃下,将纯天然无水芒硝(Na2SO4)和Cu的混合粉末加热20 min,制备了Na2SO4:Cu发光材料.在室温中测量了光致发光谱.通过实验结果发现发射光谱形状依赖于激发波长,在260nm激发下的发射光谱是由峰值位于430 nm处的宽带谱构成,所得到的宽带谱归属于Cu+内电子的3d94s→3d10跃迁....     

Dy3+激活无水芒硝在真空紫外光激发下的发光性质

在空气中900℃温度下,将纯天然无水芒硝( Na2 SO4)和DyF3的混合粉末加热25 min,制备了Na2SO4:Dy3+新型发光材料.通过同步辐射研究了NaSO4:Dy3+的发光性质.并测量了在室温中真空紫外-紫外光下的发射和激发光谱.根据发射光谱得到了不同Dy3+掺杂浓度和不同激发下发光的黄蓝比(Y/B)是不同的.通过监测黄色发光得到的激发光谱,分别由Dy3+,4f9→4f85d跃迁(172 nm)、O2--Tm3+之间的电荷转移带(165 nm)引起的强激发谱和基质吸收(138,245 nm)、对应Dy3+,6 H15/2→4 D7/2,6H15/2→6 P3/2,6 H15/2→6P7/2跃迁(299,325,351nm)引起的弱激发谱组成.     

真空紫外-紫外光激发下的Na_2SO_4:TbF_3的发光性质

在空气中900℃温度下,对纯天然无水芒硝(Na2SO4)和TbF3的混合粉末加热20min,制备了Na2SO4:TbF3发光材料。并测量了在室温中真空紫外-紫外光下的发射和激发光谱。发射光谱有一系列由于Tb3+离子的5D4→7FJ(J=6,5,4,3,2)和5D3→7FJ(J=6,5,4,3,2)跃迁发射峰。通过监测542nm处发光得到的激发光谱,分别由Tb3+离子4fn→4fn-15d跃迁(187,193,218nm),基质吸收(165,200,240nm)引起的强激发谱和禁戒的f-f跃迁产生的弱激发谱组成。在TbF3的掺杂量在0.3%～2%范围内,随着Tb3+离子掺杂量的增加,真空紫外区的激发谱相应地逐渐增强。     

水热金刚石压腔结合拉曼光谱技术进行Na2SO4-水体系溶解结晶动力学研究

成矿作用过程中,温压条件改变导致矿物溶解重结晶,溶液中溶质浓度发生变化。从溶液中析出晶体的粒度同时存在着时间和空间的分布,是复杂的动力学过程。当前对矿物在流体中溶解重结晶动力学研究主要使用高压釜或活塞圆筒等封闭设备测定溶液溶质浓度的变化或固相矿物的形态变化,降温淬火反应会影响样品的真实组成。使用可进行原位观测的金刚石压腔结合拉曼光谱分析技术,研究无水芒硝-饱和Na₂SO₄溶液随体系温度压力变化所出现的晶体溶解重结晶过程。通过原位观测无水芒硝溶解、结晶变化来探究硫酸钠晶体在不同温压条件下的溶解结晶动力学反应机制。结果表明常温条件下无水芒硝拉曼位移分别位于449.9,620.5,632.9,647.4,993.3,1 101.8,1 132.2和1 153.1 cm-1。随着体系温度的缓慢升高,固相Na₂SO₄的晶形不断发生变化,温度至193 ℃时无水芒硝（Na₂SO₄）完全溶解,降温重结晶出现了新的1 196.5 cm-1拉曼特征峰,重结晶晶体为芒硝（Na₂SO₄·10H₂O）;金刚石原位观测结果显示迅速升温过程中无水芒硝发生部分溶解重结晶,重结晶区域拉曼特征峰显示依然为无水芒硝。拉曼光谱定量分析结果显示,溶液中SO2-₄,H₂O的拉曼谱峰面积比值参数更能反映SO2-₄浓度的变化, 体系达到溶解重结晶平衡状态时,SO2-₄/H₂O峰面积比值AR为(0.016 6±0.000 4),误差为2.4%。应用Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov（JMAK）模型结合溶液中SO2-₄/H₂O峰面积比值变化对体系中固相无水Na₂SO₄的溶解重结晶过程进行动力学拟合,计算得出无水硫酸钠在109 ℃条件下的溶解结晶反应的反应级数为1.266 7,反应平衡常数为0.001 26。综上所述,水热金刚石压腔装置实验步骤少,过程简便,可避免由于淬火过程中退化交换作用等造成的误差,应用水热金刚石压腔原位观测的装置优势结合拉曼光谱定量分析技术可实现高温高压条件下矿物在水溶液中溶解结晶动力学过程的原位观察和测定,是一种高效的动力学研究手段。     

Concerning the first-order phase transition in the low-dimensional organic superconductor (BEDO—TTF)2ReO4 · H2O. Crystal and electronic band structures below the phase transition (T = 170 K)

The effect of the first-order phase transition occurring around 220 K on the crystal and electronic structure of the molecular superconductor (BEDO-TTF) has been studied. The crystal structure at 170 K has been determined and it is found that the main structural change resulting from the phase transition is connected with a rotation of the anions. This rotation leads to changes in the SS and SO intermolecular contacts within the BEDO-TTF donor layers. How these structural changes affect the electronic structure of the salt is studied by comparing the transfer integrals for the different donordonor intermolecular interactions calculated for the room temperature and 170 K crystal structures. It is shown that Fermi surfaces for the 170 K and room temperature structures are very similar, do not exhibit nesting properties, and can be described as resulting from the hybridization of superposing ellipses. Received: 4 September 1997 / Received in final form: 2 December 1997 / Accepted: 3 December 1997     

Effects of ultrasound on the reaction step of boric acid production process from colemanite

Colemanite is one of the most important boron minerals used for production of boric acid. Boric acid (H(3)BO(3)) is produced by the reaction of colemanite (2CaO.3B(2)O(3).5H(2)O) with sulfuric acid in a heterogeneous solid-liquid reaction leading to crystallization of gypsum as a byproduct.The influence of ultrasound on the dissolution of colemanite in H(2)SO(4) solution and on the precipitation of the gypsum during the reaction was investigated. Experiments have been carried out in a batch stirred vessel at 85 degrees C in the absence and presence of ultrasound. The stirring rates were chosen as 600 rpm (for 500-600 microm) and 800 rpm (for 1000-1180 microm) to provide a homogeneous suspension during the reaction. The boric acid and calcium ion concentrations in the solution were determined as a function of time. The results showed that ultrasound enhances the dissolution of colemanite and precipitation rate of the gypsum in the solution after 1h. It has been shown that the use of ultrasound decreases the size of gypsum crystals.     

Origin and distribution of sulphate in surface waters of the Mansfeld mining district (Central Germany)--a sulphur isotope study.

In the Mansfeld region (Central Germany) copper mining contributed to an enormous pollution of the environment. Metal- and sulphate-bearing sediments and leachates emerge from the former copper smelters and mining waste heaps, spread along local rivers and finally reach the Saale river. A sulphur isotope study on water and stream sediments was performed along the River "B?se Sieben" and from its tributaries to determine the different sulphur sources. Four major sulphur sources exist in the area: metal sulphide mineralisations (Kupferschiefer), met alliferous sulphidic flue dust, slag, and anhydrite and gypsum of Permian and Triassic age. We obtained delta34S(SO4)-values in water samples varying from +4 per thousand to -18 per thousand CDT, clearly reflecting the input of sulphate from different sources. Sulphate from the oxidation of sulphidic mining residues is restricted to the mining area and cannot be traced for more than 5 km downstream. The major source for sulphate is the dissolution of gypsum and anhydrite. The sulphur isotope composition in dissolved and sedimentary adsorbed sulphate differs only slightly from each other. Microbial dissimilatory sulphate reduction can not be excluded in the shallow sediment layers.     

SO2-4/TiO2固体酸的红外和拉曼光谱研究

用ＩＲ、Ｒａｍａｎ光谱研究了ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２固体酸在不同烧温度下的结构、晶相转变和表面酸中心。结果表明,ＳＯ＾２－４与ＴｉＯ２表面的结合为螯合式双配结构。当烧结温度小于５００℃时,ＳＯ＾２－４／ＴｉＯ２样品具有较高的结构稳定性,晶相结构以锐钛矿为主,表面Ｂ酸位数目约是Ｌ酸位数目的２倍,当烧结温度大于５００℃时,随着烧结晶度的升高,表面结合的ＳＯ＾２－４逐渐流失,晶相从锐钛矿转变为金红石,表面Ｂ酸位减少并消失。     

Synthesis and electrochemical properties of P2-Na<Subscript>2/3</Subscript>Ni<Subscript>1/3</Subscript>Mn<Subscript>2/3</Subscript>O<Subscript>2</Subscript>

The pure phase P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂ was synthesized by a solid reaction process. The optimum calcination temperature was 850 °C. The as-prepared product delivered a capacity of 158 mAh g^?1 in the voltage range of 2–4.5 V, and there was a phase transition from P2 to O2 at about 4.2 V in the charge process. The P2 phase exhibited excellent intercalation behavior of Na ions. The reversible capacity is about 88.5 mAh g^?1 at 0.1 C in the voltage range of 2–4 V at room temperature. At an elevated temperature of 55 °C, it could remain as an excellent capacity retention at low current rates. The P2-Na_2/3Ni_1/3Mn_2/3O₂ is a potential cathode material for sodium-ion batteries.