低温热处理刚玉实验中含水矿物包裹体的特征研究

近年来,低温热处理刚玉出现在宝石交易市场,由于其特征容易与天然刚玉混淆,如何鉴定低温热处理刚玉成为宝石实验室的研究热点。在弱氧化氛围,360,610和650 ℃条件下,先后对9粒刚玉进行了热处理实验,并采用显微拉曼定性分析刚玉中的包裹体、显微镜下观察包裹体形貌、显微红外光谱分析含水矿物包裹体中羟基的特征峰等方法,对刚玉低温热处理前后的特征进行了对比研究。热处理实验揭示：600 ℃左右温度、弱氧化氛围已能有效去除刚玉中的蓝色调,并增强红色,可达到热处理改善或改变刚玉颜色的目的。研究结果表明：针铁矿、高岭石、勃姆石等含水矿物包体主要存在于刚玉的开放裂隙中,硬水铝石、磷灰石、云母等含水矿物包体主要存在于刚玉晶体中。针铁矿热处理前红外光谱可显示与羟基相关的3 435 cm-1吸收峰,并伴有以3 185 cm-1为中心的吸收宽带,经360 ℃热处理后相关吸收消失,其颜色由亮黄色变为红色;高岭石热处理前红外光谱在3 620,3 648,3 670和3 698 cm-1附近显示一组与羟基相关的吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失;勃姆石热处理前红外光谱显示与羟基相关的3 086和3 311 cm-1吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失。硬水铝石包裹体通常呈针状,热处理前红外光谱显示与羟基相关的1 980和2 110 cm-1吸收峰,经610 ℃热处理后相关吸收峰消失,但仍保持针状晶形假像;磷灰石包体通常呈透明柱状或粒状晶形,由于OH与F相互作用,红外光谱在3 550 cm-1附近显示与羟基相关的吸收峰,610 ℃热处理后相关吸收峰仍然存在,磷灰石包体的形貌未见改变;白云母呈近透明无色片状晶形分布于刚玉中,红外光谱在3 624 cm-1附近显示与云母中羟基相关的吸收峰,650 ℃热处理后这一吸收峰仍然存在,云母的形状未见变化,透明度略微降低。通过实验,证明含水矿物包裹体对于鉴定低温热处理刚玉具有重要作用。     

天然与热处理刚玉的谱学鉴别

目前市场上充斥着大量热处理刚玉,仅通过常规方法并不能科学分辨,为了准确判断刚玉是否经过热处理,需要对其谱学特征进行分析。首先对天然刚玉进行内含物观察,并测试记录他们的红外光谱、紫外吸收光谱,随后选取个别样品进行高温热处理,再对处理后的刚玉进行光谱测试,并与天然样品的光谱进行对比分析。结果表明:天然红宝石可检测到硬水铝石1 980和2 110cm-1的红外吸收峰,而热处理后由于高温破坏了AlO(OH)的结构,所以在热处理红宝石中此峰无法被检测;生长于还原条件下的碱性玄武岩型蓝宝石具有3 310cm-1处的红外吸收峰,经过1 600℃高温处理并恒温18h的热处理过程后,此峰消失。另外,经过热处理后,天然红宝石位于555nm左右的宽且强的吸收峰发生轻微偏移,且吸收峰更尖锐,波峰和波谷的吸收强度差增加。同样,对比天然和热处理蓝宝石,后者位于375,387,454nm处形成的吸收峰也更尖锐,吸收强度差值更大。上述这些变化可以帮助判断刚玉是否经过热处理。     

非晶SiO_xN_y薄膜的红外吸收光谱研究

通过改变O和N含量研究了SiOxNy 薄膜中从 6 0 0到 16 0 0cm- 1 范围内的红外吸收谱特征。结果表明 ,起源于单一Si—O、Si—N键的吸收峰在 110 5和 86 5cm- 1 处 ;而随着薄膜中O或N含量的升高 ,位于单一键吸收峰的两侧出现因O—Si—O、N—Si—N的对称和反对称键吸收的左右肩 ;对O—Si—N ,其特征吸收峰位于 10 36和 85 6cm- 1 处。     

近红外光谱分析技术在宝石研究中的应用

运用傅里叶变换红外光谱仪对常见宝石、玉石、有机宝石的近红外光谱进行分析研究以及谱峰归属。宝石的近红外光谱表明,宝石矿物中广泛存在不同类型水的合频、倍频吸收峰,也可出现能量较低的电子跃迁吸收峰,其中水分子组合频吸收峰位于5 200 cm-1±,OH的倍频吸收峰位于7 000 cm-1±,以5 898 cm-1±和7 849 cm-1±为中心的强宽吸收谱带为能量较低的电子跃迁吸收峰,并且当只有7 000 cm-1±出现时表明水以—OH的形式存在于宝石中,当5 200和7 000 cm-1±吸收峰同时存在则表明宝石矿物中水的存在形式既有水分子也有—OH。而有机宝石近红外光谱以7 000 cm-1± NH伸缩振动的一级倍频和5 200 cm-1± NH伸缩振动与酰胺Ⅱ的组合频为特征。但是,近红外光谱吸收峰的峰位、峰型、相对强度因有机宝石的品种不同而有所区别。苯环中CH的伸缩振动与弯曲振动组合频吸收峰(4 061和4 179 cm-1±)、CH伸缩振动与苯环骨架振动的组合频吸收峰(4 621和4 683 cm-1±)为经过有机物充填处理的宝玉石的特征谱峰,其中,与苯环有关的吸收峰,表示样品经过充填处理,指示样品中环氧树脂的存在。     

新疆于田和田玉的谱学特征及产地特征研究

新疆是世界重要和田玉产地之一,其中于田产和田玉又为优质山料的代表。研究对来自新疆于田县哈尼拉克、阿拉玛斯、赛迪库拉木、齐哈库勒四个矿点的48块和田玉样品进行谱学特征及化学成分分析,采用常规宝石学测试、傅里叶红外光谱、激光拉曼光谱以及激光剥蚀电感耦合等离子体质谱等现代谱学仪器测试。结果表明,新疆于田和田玉样品颜色呈青色、青白色、青黄色、黄白色、灰白色特征,样品呈典型油脂—玻璃光泽,不透明—半透明,为多晶质集合体,折射率在1.61～1.62范围,相对密度范围为2.95～2.99。新疆于田和田玉样品的红外光谱显示了900～1 200和400～760 cm-1范围内透闪石的特征吸收谱带。O—Si—O反伸缩振动、对称伸缩振动显示为位于1 143,1 096,1 040,995和925 cm-1处的峰,Si—O—Si对称伸缩振动显示为位于763和689 cm-1处的峰,而538,512,465和420 cm-1处的峰与Si—O弯曲振动、M—O的晶格振动及OH平动有关。新疆于田和田玉的拉曼光谱符合透闪石谱学特征,其中120,175,220,365和389 cm-1处是晶格振动峰值,670 cm-1峰值代表了闪石类矿物的Si—O—Si伸缩振动,931,1 029和1 060 cm-1是由于Si—O伸缩振动,3 672和3 680 cm-1属于M—OH伸缩振动。新疆于田和田玉的主要成分为MgO,CaO和SiO₂,稀土元素特征显示为δCe值为0.068～3.902,平均值1.064;δEu值为0～8.832,平均值0.343,具有负Eu异常;LREE/HREE为0.010～3.369,平均值0.682。ΣREE值为0.407～18.768,平均值3.138。利用微量元素特征和稀土元素特征可从化学成分方面将新疆于田和田玉与韩国春川、新疆且末、青海三岔河等其他代表性产地的和田玉进行区分。新疆于田和田玉的谱学特征及成分信息丰富了和田玉产地信息数据,为进一步研究提供参考,未来可以根据宝石学特征、谱学特征和稀土元素、微量元素特征提取各产地和田玉的产地信息,结合和田玉成矿地质条件背景,使和田玉产地精细溯源至每个矿点矿脉成为可能。     

石英拉曼峰进行压力标定的误差研究

在常温常压下进行了作为压标的石英颗粒的拉曼光谱测量和研究。研究结果发现,在25℃和常压条件下,不同的石英颗粒测得的Si—O振动模在463.59～464.65cm-1范围内变化,误差为(±0.1～±0.3)cm-1。其中不同石英颗粒拉曼峰的最大差异达1.06cm-1,远远大于其测量误差。我们认为这是由于石英破碎时使石英颗粒内产生的应力所致。因此,在进行金刚石压腔高温高压实验的压力确定时,必须以常压下实测的Si—O振动模测量值为零压参考点。另外,拉曼光谱仪的波数漂移以及环境温度的不稳定均会造成不可忽视的压力测量误差,应对此进行校正。     

溶胶-凝胶法合成Sr3MgSi2O8:Eu3+ 红色荧光粉及其发光性能

采用溶胶-凝胶法合成了Sr_3MgSi_2O_8∶Eu~(3+)红色荧光粉,并通过X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)以及荧光光谱(PL)、X射线光电子能谱(XPS)等分析方法,对不同烧结温度(950,1 050,1 150,1 250℃)热处理4 h后得到的粉体的物相、形貌及发光性能进行了表征分析。由XRD表征结果可知,制备出的样品为正交晶系的Sr_3MgSi_2O_8;由扫描电镜及比表面积的测试结果可知,经过1 150℃热处理得到的荧光粉具有最大比表面积,可达到90.213 1 m~2/g,且粒径大小均一;由红外光谱图可知:样品中含有Si—O—Si、Mg—O和Sr—O化学键;在394 nm的激发波长下,所有样品在614 nm和702 nm处出现了强发射峰,分别对应于Eu~(3+)的~5D_0→~7F_2和~5D_0→~7F_4跃迁,属红光发射。随着热处理温度的升高,样品所对应的发射峰强度呈现出先增大后减小的变化趋势,即出现温度猝灭效应;经1 150℃热处理合成的Sr_3MgSi_2O_8∶Eu~(3+)红色荧光粉的发光性能最好,即最佳的热处理温度为1 150℃。     

马达加斯加黄色方柱石的谱学特征研究

利用常规宝石学仪器、电子探针、傅里叶变换红外光谱仪、激光拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计和三维荧光光谱仪等,对马达加斯加黄色方柱石的宝石学性质及谱学特征进行了研究分析。马达加斯加方柱石的宝石学特征与方柱石理论值基本一致;方柱石样品颜色均匀,具有玻璃光泽,原石晶型较为完好且表面普遍可见纵纹及褐红色杂质,部分样品表面可见晕彩效应,样品内部可见多种包裹体,如黑云母、无色晶体包裹体等。红外光谱分析结果表明,样品在指纹区均显示1 039,1 105和1 196 cm-1处 Si（Al）—O伸缩振动吸收峰;752 cm-1处Si—Si（Al）伸缩振动吸收峰;551,687和624 cm-1处O—Si (Al)—O 弯曲振动吸收峰;459 cm-1处Si—O—Si的弯曲振动与Na（Ca）—O伸缩振动的耦合吸收峰;416 cm-1处Si—O—Si弯曲振动吸收峰。红外光谱官能团区的诊断性鉴定依据为：3 530和3 592 cm-1处O—H振动引起的吸收峰;2 499,2 629和2 964 cm-1处CO2-₃振动产生的吸收峰。拉曼光谱分析结果表明,桥氧弯曲振动产生459和538 cm-1两处吸收峰;Al—O振动导致775 cm-1吸收峰;硅氧四面体Q₄结构单元振动产生1 114 cm-1吸收峰。紫外-可见光吸收光谱可知,马达加斯加方柱石为过渡金属元素致色,铁离子的存在导致了379和420 nm两处吸收峰,且420 nm吸收峰的强弱影响着方柱石的颜色深浅。致色原因为占据了晶体结构中四面体位置的Fe2+与Fe3+之间电荷转移,从而产生黄色。三维荧光光谱分析显示,方柱石具有较为一致的发光行为,均可见一强一弱两个荧光峰,多集中在302 nm(λ_ex)/343 nm(λ_em)附近。电子探针成分分析结果表明样品属于方柱石族系列中的针柱石,Ma值范围为66%～69%, 平均Ma值为68.1%,且随着Ma值的增高,双折射率随着变小。谱学测试作为无损测试技术,适用于鉴定宝石品种。对鉴定马达加斯加方柱石具有重要的意义,同时为产地溯源、区分优化处理品种提供数据支持。     

氯化镧与聚氨酯相互作用的FTIR研究

将LaCl3 掺入PU制得LaCl3 /PU复合体系。DSC的结果显示LaCl3 的加入使得PU体系的相转变行为发生了变化 ,位于 11 5 8℃的吸热峰消失。通过FTIR研究表明 :La3 与PU体系内的羰基发生了络合配位作用 ,使得PU的氢键结构体系发生了变化 ,峰位分别由 16 33和 3311cm-1蓝移至 16 4 7和 335 5cm-1。远红外光谱的中 2 0 0cm-1峰的出现也进一步证明了La—O键的形成。这为PU与氯化镧的络合作用的存在提供了直接的证据。     

云南龙陵黄龙玉的振动光谱及XRD光谱表征

黄龙玉是云南省龙陵县近年发现的新玉石品种,在国内市场热度较高。目前对其矿物组成和光谱特征还未有报道。在常规的宝石学测试基础上,重点采用激光拉曼光谱仪、红外光谱仪和X射线粉晶衍射(XRD)分析方法,对其振动光谱特征和矿物组成进行了细致的研究。结果表明,黄龙玉显示典型的石英质玉石的振动光谱特征,主要红外吸收谱带位于1 162,1 076,800,779,691,530和466 cm-1处,分别属于Si—O—Si非对称伸缩振动、Si—O—Si对称伸缩振动、Si—O—Si弯曲振动。其中在800 cm-1附近谱带有分裂,表明黄龙玉结晶程度较好。拉曼光谱中,归属Si—O—Si弯曲振动的谱带强度较高,主要拉曼散射峰为463和355 cm-1。XRD结果证实,其矿物组成为较纯的石英,红色样品中还含有微量的赤铁矿,是其产生红色的原因。这是首次系统研究黄龙玉的红外光谱、拉曼光谱及XRD谱学特征,为其鉴定、定名及后续的研究提供科学依据。     

四川软玉(透闪石玉)猫眼热相变的Raman光谱研究

利用Raman光谱和X射线粉晶衍射谱（XRD）对四川软玉猫眼热相变的过程和最终产物进行了研究。结果表明：加热至900℃时,软玉猫眼中透闪石完全脱OH基,结构被破坏,出现新物相671cm^-1的特征强单峰。至1000℃时,1014cm^-1谱峰强度显著增强,同时出现573和934cm-1的弱谱峰。至1100℃时,1033cm^-1弱谱峰出现。研究表明热转变的最终产物是一种成分和结构都类似于透辉石的Ca-Mg辉石。这一结果被XRD测试所证实。     

Si-Al-Zr-O系非晶原位晶化过程中的拉曼光谱和红外光谱研究

借助Raman,IR和XRD等技术探讨了Si-Al-Zr-O系非晶在原位受控晶化过程中微结构变化.结果表明,Si-Al-Zr-O系非晶在920℃左右出现网络结构重整,形成了富Si区和富Zr和Al区.在920～950℃间,从富Zr区析出初晶相四方氧化锆,并从富Al区形成Al-Si尖晶石相.随着温度进一步升高,Al-Si尖...     

药用植物真伪品的FT-Raman光谱法鉴别研究

首次采用近红外傅里叶变换拉曼光谱法 (NIR Raman)无损快速鉴别了药用植物肉桂、天麻及其伪(混淆 )品。结果表明 :药用植物肉桂、天麻及其伪 (混淆 )品在拉曼光谱图上有明显的差别。如肉桂在 1 60 0和 1 3 0 0cm- 1有较特征的基频振动峰 ,而肉桂的混淆品阴香 1 3 3 0cm- 1的峰较弱 ,相反的是 1 62 4和 1 5 97cm- 1的基频振动峰较强。天麻在 2 91 4cm- 1的C H振动峰与羊角天麻的 2 93 4cm- 1位移了 2 0个波数 ,另外羊角天麻在 1 60 5cm- 1有较强的拉曼基频振动峰 ,而药用天麻此处未见振动峰。凭借这些谱峰的差异可进行药材的真伪鉴别。该方法具有快速、准确、操作简单、不破坏样品 ,可直接进行鉴别的特点。     

Temperature Dependence for the Relative Raman Cross Section of the Ammonia/Water Complex

The Raman spectra of aqueous ammonia solutions have been obtained between -40 and 25 degrees C. The Raman spectrum of neat water was also obtained at 25 degrees C and is characterized by two broad peaks observed at 3200 and 3400 cm(-1). The spectrum due to water is subtracted to determine the NH(3) spectrum at all temperatures. In ammonia-water solutions, the spectrum shows three features at measured displacements of 3250, 3316, and 3400 cm(-1). The feature at 3316 cm(-1) is assigned to the Q branch of the symmetric stretch. The broad, weak features at 3250 and 3400 cm(-1), previously assigned to rotational bands, are assigned to combination bands. The NH(3) combination bands are assigned by comparing with sum frequency generation (SFG) experiments, monitoring changes with temperature, and analyzing the polarization data. The rotational structure of the Q band is also discussed. As the temperature is lowered from 25 to -40 degrees C, an increase in the Raman intensity is observed for all bands. The relative Raman scattering cross section is determined from the numerically integrated area of the NH(3) Q branch at each temperature. Copyright 2001 Academic Press.     

硅藻土表面羟基的漫反射红外光谱(DRIFT)研究

运用傅里叶变换漫反射红外光谱（DRIFT）及氘化技术,研究了硅藻土的表面羟基结构及其在热处理中的变化。     

IR and Raman studies of polythiophene prepared by electrochemical polymerization

IR and Raman studies have been carried out for polythiophene prepared by electrochemical polymerization and subsequently treated with aq. NH₄OH solution to neutral film. Four additional strong absorption bands at 1330, 1200, 1100 and 1030 cm^?1 appeared upon doping irrespective of the nature of dopants and their intensities increased with increasing dopant concentration. Polydeuterothiophene obtained by the same method gave similar additional strong bands shifting slightly to lower frequencies. These four intense IR bands did not appear in the Raman spectra of doped polythiophene films. Origin of these IR bands can be attributed to ring stretching of the charged polythiophene chain.     

Dy3+掺杂Sr1-xCaxMoO4的制备及发光性能研究

采用高温固栩法制备了Dy<'3+>掺杂的Sr1-xCaxMoO<,4>荧光粉.利用XRD、SEM、激发发射光谱以及色参数等研究了所制备荧光粉的结构和发光性能以及x值埘荧光粉性能的影响.XRD图像农明当x=1和x=0时样品为CaMoO<,4>和SrMoO<,4>单一相.SEM 图像表明在750℃下煅烧3 h制备的样品粒径为0.2～1.0μm,适合同态发光器件的要求.监测576 nm得到的样品的激发光谱由250～340 nm之间的一个宽带和340～460 nm之间的一系列尖峰组成.改变Sr/Ca的值,电荷迁移带激发峰位置发生变化,而窄带跃迁的激发峰强度发生变化.用350 nm波长激发样品得到的发射谱由峰值位于480和576 nm的两个窄带组成,它们是由和跃迁引起的.黄色发射峰和监色发射峰的强度比Y/B随着Sr/Ca比值的变化而变化.     

加热影响凹凸棒土结构的光谱分析

凹凸棒土含有四种羟基,3 614 cm-1处的吸收峰是与结构内部的四面体结构和八面体之间的Mg,Al相连羟基的伸缩振动;3 552和3 581 cm-1处的吸收峰是与凹凸棒土孔道边缘的Mg,Al八面体相连的结构水的羟基的对称和不对称伸缩振动;3 415 cm-1处的吸收峰是凹凸棒土中结晶水的羟基振动引起的;1 653 cm-1处的吸收峰是沸石水的吸收峰。将凹凸棒土在不同温度恒温30 min,通过不同的恒温温度各粉样的傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射光谱(XRD)的实测和比较,发现温度较低时结构内部的沸石水、结晶水、结构水同时减少;经450 ℃恒温30 min后,结构水被除去,凹凸棒土的晶体结构开始改变;结构羟基非常稳定,600 ℃恒温才会被破坏。文章初步探讨了热处理过程中化学变化过程。     

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....     

玻璃离子水门汀固化反应的红外光谱研究

用红外光谱研究了玻璃离子水门汀固化反应过程,结果显示,表征聚丙烯酸盐的峰强度(～1 413 cm-1)随时间延长而逐渐增加,而硅醇基团,即最强峰(～1 039 cm-1)上的肩峰(950 cm-1),在所观察的周期中仍然存在。因此,玻璃离子水门汀抗压强度随时间延长而增加的原因在于： ①Ca2+,Al3+与聚丙烯酸的固化化学反应在一个相当长的时间内仍在进行;②因玻璃结构分解形成的硅醇基团将长期存在,并在缩合形成硅凝胶的过程中,改变基体与填料间的界面结构和组成,因此对玻璃离子水门汀的长期力学性能也将产生一定的影响。