钠磷酸盐精细结构的拉曼光谱解析

构建了钠磷酸盐精细结构团簇,应用量子化学从头计算方法,采用闭壳层Hatree-Fock(RHF)方法和6-31G(d, p)基组优化构型,进行了拉曼光谱的模拟计算。引入SIT应力指数标识磷酸盐局部微观精细结构,讨论和分析了磷酸盐在高频区的非桥氧对称伸缩振动的特征谱峰。结果表明SIT值与相应结构特征谱峰的拉曼位移呈良好相关性。采用高温拉曼光谱仪测定了Na₅P₃O₁₀固态及熔体的变温拉曼光谱,观察到了Na₅P₃O₁₀在873～1 073 K间的相变。Na₅P₃O₁₀晶体的微结构单元为Q2₁与Q11₂, 其理论含量比例为2∶1。随着温度升高,Na₅P₃O₁₀的主要峰包中心向低频移动,熔融后体系中出现了Q₀,Q1₁,Q2₁,Q11₂,Q12₂,Q22₂等多种精细结构单元,导致其拉曼光谱的展宽与不对称性的出现。这些概念的建立和运用为磷酸盐熔体及玻璃的拉曼光谱的定量分析奠定了基础。     

仿岩浆岩玻璃相介观团粒结构类声子限制效应的拉曼光谱研究

应用微晶声子色散理论、量子化学从头计算与拉曼光谱(LWRS、RS)分析技术相结合的方法, 系统地探测了仿超基性岩(MU)、仿基性岩(MB)、仿中性岩(MI)和仿酸性岩(MA)等4个系列玻璃相的介观团粒结构参数及其类声子限制效应, 建立了各自的类声子色散曲线,进而获得了随着体系介观团粒尺度的增加,其低频端声学声子(横模与纵模)振动波数红移、中频及高频端的光学声子(横模与纵模)振动波数紫移、光学声子(横模)之拉曼谱峰的半高宽减小和其介观团粒尺度的变化范围增大等结论。这些结论不但丰富了低维非晶硅酸盐玻璃相及其熔体的类声子色散理论,而且开拓了拉曼光谱研究岩浆岩介观结构的新领域,为探索岩浆的结晶、演化和成矿规律提供重要理论依据及信息。     

BSO晶体生长固/液边界层结构的实时观测研究

实时测量BSO晶体水平区熔法生长过程中,研究固/液边界层以及边界层两侧的晶体和熔体的显微拉曼光谱,晶体生长固/液边界层以及边界层两侧的熔体和晶体的结构特征, 生长基元结构从熔体结构经边界层过渡到晶体结构的变化过程。结果显示, BSO熔体中存在Bi₃O₄和[SiO₄]的键合结构; Bi₃O₄分子基团在固/液边界层聚合形成[BiO₇]八面体单体、多聚体,与[SiO₄]结构基团联结,在通过固／液边界层时进入格位。     

PbMoO4晶体生长基元和生长习性的高温拉曼光谱研究

应用高温拉曼光谱研究了PbMoO₄熔体中的生长基元.通过对不同温度下PbMoO₄晶体拉曼光谱和熔点温度附近熔体高温拉曼光谱的研究,发现PbMoO₄熔体中存在Pb²⁺阳离子和［MoO₄］^2－阴离子生长基元.进一步讨论了PbMoO₄晶体生长基元和各个低指数晶面间的相互作用,解释了晶体的生长习性和枝晶生长的原因,并指出:PbMoO₄晶体生 关键词： 钼酸铅晶体 枝晶 籽晶取向 拉曼光谱     

硅酸盐熔体分子网络分数维值的高温拉曼光谱研究

采用高温拉曼光谱技术 ,对CaO Al2 O3 SiO2 (简称CAS)三元系硅酸盐熔体试样从 2 5℃ (淬火玻璃相 )～ 170 0℃ (高温熔融相 )的分子网络分数维值进行了系统研究 ,首次获得了该熔体在升温和淬火过程中网络分数维值的变化规律 ,也即在纳米尺度上描述了熔体网络构象的蠕变特征。这对深入研究熔体的粘度、密度和表面张力等物化性质具有重要意义 ,也将为进一步探索地幔岩浆上升速率及其迁移演化规律 ,完善冶金炉渣构成机理和改进低维非晶态材料与高分子材料的制备工艺和性能提供新的重要信息和理论依据。     

河南宝丰和新郑出土硅酸盐制品的无损分析研究

无损分析是文物样品研究的重要内容,研究中采用便携式能量色散型X射线荧光光谱仪(pXRF)和激光拉曼光谱仪(LRS),对河南宝丰和新郑出土的21件战国晚期到汉代的硅酸盐制品进行了化学成分分析和微区物相分析。依据化学成分分析结果,将样品划分为铅钡硅酸盐玻璃、钾硅酸盐玻璃、釉砂和铅钡釉砂四类分别进行讨论,并对样品的着色机理进行了初步探讨;利用激光拉曼光谱在部分蜻蜓眼和圆环珠蓝色颜料中检测到了中国蓝(BaCuSi₄O₁₀)、中国紫(BaCuSi₂O₆)和中国深蓝(BaCu₂Si₂O₇),同时成功确定了部分样品中存在石英、方解石、碳酸铅、煅棕土、绿土等多种物相;结合考古研究资料,对这些样品的来源进行了简要讨论,其中本实验铅钡硅酸盐玻璃、钾硅酸盐玻璃耳珰和铅钡釉砂为我国自制,而另外1件釉砂可能属于舶来品,反映了我国古代中原各地区间,以及中原与西域间有着广泛的文化技术交流。便携式能量色散型X射线荧光光谱仪和激光拉曼光谱仪的相互结合,能够提供硅酸盐制品的有效化学成分和结构信息,在文物科学分析中显示出特有的优势,为其考古研究提供有益的信息。     

硅酸盐玻璃和熔体结构的拉曼光谱定量解析

采用核磁共振谱和拉曼光谱对不同Na_2O浓度的系列二元钠硅酸盐玻璃进行了测定。采用精细结构Q_i~(jklm)对所得的核磁共振谱进行分峰拟合,得到不同Q_i~(jklm)结构在核磁共振谱中的化学位移和相对含量以及初级结构Q_i的相对含量。此外,通过构建系列硅酸盐玻璃和熔体中存在的团簇结构模型,采用量子化学从头计算方法模拟团簇的振动波数和拉曼活性,获取拉曼光谱散射截面函数。结果表明,开发的拉曼光谱定量方法与核磁共振方法在硅酸盐玻璃结构的解析上吻合良好,实验也表明适合高温原位检测的拉曼光谱技术可以实现硅酸盐熔体结构的定量解析。     

三硼酸钾的合成、表征及其振动光谱的研究

借助自行设计的沸腾反应器,采用碳酸钾和硼酸通过控制适宜的原料配比、反应温度和脱水温度合成出三硼酸钾。通过化学分析确定合成物分子式为一水三硼酸钾(KB₃O₅·H₂O),通过粉末X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)和热重分析(TG)等手段对其进行了表征,由粉末X射线衍射光谱分析确定合成物物质形态为无定形态,由傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱分析确定合成物分子中存在三配位硼氧键B₍₃₎—O、四配位硼氧键B₍₄₎—O、羟基及三硼酸根离子,由热重分析确定合成物分子中存在能够失去一分子水的基团,并推出合成物三硼酸钾的结构式为K[B₃O₄(OH)₂]。研究了合成物的振动光谱,包括红外光谱和拉曼光谱,考察了其中硼原子的主要存在形式三配位硼氧键B₍₃₎—O和四配位硼氧键B₍₄₎—O以及其他基团的振动情况,对振动频率进行了归属。     

原位漫反射红外光谱表征钛硅分子筛TS-1催化苯乙烯氧化反应

采用高温漫反射红外光谱考察了钛硅分子筛TS-1的稳定性,发现960 cm-1吸收峰在673 K时没有变化,表明所表征的骨架钛具有一定的高温稳定性,而表征分子筛骨架振动的两个吸收峰在673 K下向低波数位移了约13 cm-1。探讨了H₂O₂吸附对TS-1分子筛骨架钛的影响,发现960 cm-1处的吸收峰在吸附H₂O₂后强度减弱,并且向高波数位移了11 cm-1;抽真空或加热,吸收峰又复原,表明骨架钛可能存在TiO结构,H₂O₂与分子筛中的TiO作用,使相应的960 cm-1吸收峰向高波数位移。原位漫反射红外光谱考察了TS-1催化苯乙烯氧化反应,谱图分析表明,苯甲醛是主要产物,TS-1催化氧化的关键是H₂O₂吸附在TS-1的骨架钛上形成活性中心。     

Bi4Ge3O12晶体及其熔体结构的高温拉曼光谱研究

研究了BGO晶体在不同温度下(在300—1323 K的温度范围)的拉曼光谱及其熔体的高温拉曼光谱，分析了BGO晶体结构随温度变化的规律及BGO熔体的结构特征.随着温度的升高，BGO晶体的拉曼光谱谱峰都不同程度地向低波数方向移动，也存在不同程度的展宽，同时强度减弱.另外，在BGO熔体中存在［GeO₄］和［BiO₆］的结构基团；但两种结构之间的联键消失，即在熔体中二者是相互独立的生长基元. 关键词： 高温拉曼光谱 熔体 BGO晶体     

高温Raman光谱测试技术进展

高温Ｒａｍａｎ谱是现代揭示物质分子结构的主要手段之一。上海市钢铁冶金新技术开发应用到为能在高温下对冶金熔体等物质进行Ｒａｍａｎ光谱的测定。研究分析了国际上的各种测定高温Ｒａｍａｎ光谱的方法,实施了对ＪＹ Ｕ１０００型Ｒａｍａｎ光谱仪的改造,以及提出阱一步提高谱仪高温测定性能的方案。     

新干商墓青铜器非晶与纳米晶锈蚀产物结构的分析研究

应用微区X射线衍射仪(μXRD)及高分辨透射电镜(HTEM)分析江西新干商墓出土的青铜器粉状锈蚀产物,结果表明锈蚀产物主要为具有锡石结构的SnO2,晶态形式为非晶与晶粒尺寸为4～5.7nm的纳米晶共混;能谱分析表明样品中除含有大量锡外,还有少量的铜、硅、铅与铁等元素。通过对锈蚀产物的高分辨透射电镜晶格条纹像计算,说明纳米晶SnO2的晶格中并没有其他原子的掺杂;对该锈蚀产物拉曼光谱的分析研究表明,样品不含有表征SnO2的体相拉曼峰,更具有非晶SnO2的特征,而973cm-1的弱而宽的峰表明样品含有非晶的硅酸盐类的锈蚀物,推测锈蚀产物中的少量铜、硅、铅与铁等元素应以非晶的形式存在。     

Atomic dynamics of lead embedded into nanoporous glass

The thermal atomic vibration spectrum of lead nanostructured in porous glass with an average pore size of 7 nm and the thermal vibration spectrum of conventional bulk lead (taken for comparison) are measured using inelastic neutron scattering. The density of states in the phonon spectrum of lead nanoparticles is found to exceed the density of states in the spectrum of bulk lead at both low (E < 2.5 meV) and high (E > 9.5 meV) energies. These data are used to propose a model for the structure of a porous glass-lead nano-composite.     

MgB2超导薄膜的变温拉曼光谱研究

MgB₂作为迄今为止超导转变温度最高的合金超导体,由于其具有结构简单、相干长度长、晶界间不存在弱连接、上临界场很高、电-声散射时间短等特点,MgB₂超导薄膜在电子学领域有着广阔的的应用前景。拉曼光谱是研究电-声子相互作用和超导能带的一种有效方法,且已广泛用于分析MgB₂材料的电子、声子特征以及超导体能带结构,研究表明,样品质量、晶粒尺寸以及测试条件对MgB₂拉曼峰的峰位和峰形影响很大,其中拉曼光谱随温度的变化也是一个研究重点,但目前关于MgB₂变温拉曼光谱的研究,测试的温度范围相对较小,局限在83 K到室温区域或是转变温度附近。研究了大范围温度区间内MgB₂薄膜的拉曼光谱变化,采用混合物理化学沉积法在(0001)SiC衬底上制备了MgB₂多晶薄膜,薄膜的晶粒尺寸约为300 nm,超导转变温度为39.3 K,对其在10～293 K之间的拉曼光谱进行了测试,测量的波数范围为20～1 200 cm-1。变温拉曼光谱的测试结果显示,在高频620 cm-1附近以及低频80和110 cm-1附近存在MgB₂的拉曼峰。经分析,低频区域出现的两个拉曼峰的频率与超导能隙宽度相对应,表明MgB₂的双能隙特性。考虑到MgB₂中四种声子模式的拉曼活性,高频620 cm-1附近的拉曼峰应是由E_2g振动模所贡献的,且随着测试温度的降低,该拉曼峰的峰位未发生明显的偏移,但半高宽显著变小,从293 K时的380.7 cm-1减小到10 K时的155 .7 cm-1,分析表明E_2g声子与电子系统的非线性耦合所引起的非简谐效应可能是拉曼峰半高宽线性变小的主要原因。     

水热合成ZnTe纳米粉的发光性能

利用Zn粉和Te粉为原材料,通过水热法在160℃下合成了ZnTe纳米粉,并用X射线衍射仪、x射线能谱仪、透射电子显微镜和显微Raman光谱对其进行了表征.X射线衍射谱表明合成的ZnTe具有闪锌矿结构.X射线能谱给出的结果表明合成的ZnTe中主要元素是Zn和Te,并含有杂质O.透射电子显微镜照片显示出合成的ZnTe纳米粉...     

纳米晶锐钛矿相TiO2的非简谐效应和声子局域

对晶粒尺寸为194,86和56nm的纳米晶锐钛矿相TiO₂,进行了从83到723K的变温拉曼散射测量,并对E_g(1)模式进行了详细研究.根据非简谐效应和声子局域模型,对E_g(1)拉曼峰进行了拟合与计算.结果表明,以上三种纳米晶粒的晶格振动机理,在本质上是相同的.三声子过程对频率蓝移起主要作用.为了得到很好的拟合,需要同时考虑三声子和四声子过程.随着温度的升高,四声子过程增强,并对三声子过程起抵消作用.与非简谐衰减相关的声子寿命随着晶粒 关键词： 2')" href="#">纳米晶TiO₂ 拉曼散射 非简谐耦合 声子局域     

纳米氮化镓的拉曼光谱研究

纳米氮化镓的拉曼光谱研究罗薇邹广田崔启良赵永年崔田李红东韩杰（吉林大学超硬材料国家重点实验室长春１３００２３）ＳｔｕｄｙｏｆＲａｍａｎＳｐｅｃｔｒａｏｎＧａＮＮａｎｏｃｒｙｓｔａｌＬｕｏＷｅｉ，ＺｏｕＧｕａｎｇｔｉａｎ，ＣｕｉＱｉｌｉａｎｇ，Ｚｈａｏ...     

Experimental assessment of the phonon confinement in TiO2 anatase nanocrystallites by Raman spectroscopy

TiO₂ aerogels prepared by sol‐gel method and followed by supercritical drying have been annealed at temperatures ranging between 400 and 550 °C. The obtained TiO₂ anatase crystallites with the mean size between 6.4 and 13.9 nm, as obtained from transmission electron microscopy measurements, have been further investigated by Raman spectroscopy. It was found that the peak position and full width at half maximum (FWHM) of the TiO₂ anatase Raman bands located around 144, 398, and 638 cm⁻¹ are influenced by crystallite dimension. These spectral changes can be assigned to the combined action of several nanosize effects such as phonon confinement, phonon coupling, strain, and stoichiometry defects. Surprisingly, the best discrimination of the FWHM change with the nanocrystallite mean size was achieved for the 638 cm⁻¹ band, whereas the best discrimination for the peak position was found for the 398 cm⁻¹ band. The critical size values obtained from the peak position and FWHM evaluation were between 12.7 and 13.1 nm. Taking into consideration that only the phonon confinement and inhomogeneous strain can induce an asymmetric broadening of the Raman signal, the bands asymmetry was evaluated, and the critical size values of the nanocrystallites were determined to be between 10 and 11 nm. For a symmetric size distribution of TiO₂ anatase crystallites with dimensions between 6.4 and 13.9 nm, the obtained result indicates that the phonon confinement contribution to the overall size effects is more than 75%. No evidence about the influence of the phonon coupling and vacancies on the Raman features was observed. The comparison of the data derived from the experimental analysis with those obtained by applying the theoretical phonon confinement model indicates the necessity of developing an improved phonon confinement model. The asymmetry approach can be applied for a great variety of nanostructures, as a measure of the confinement effect. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.