铁高压熔化线的测量——熔化机理的影响

 铁的高压熔化线是高压物理和地球物理研究领域的一个重要课题。就目前的研究成果来看,存在一个公认的问题：静高压实验测得的熔化温度系统地低于来自动态加载实验的熔化数据——在核-幔边界压力下（330 GPa）,动压数据比静压数据高了近一倍（3 000 K）。从熔化相变的物理理论出发,对目前铁高压熔化线实验研究中的实验手段进行评述,并应用有关熔化相变理论的研究成果,对这一重要而未澄清的事实进行初步的探讨。结果表明：在目前铁高压熔化线的实验研究中,计及预熔化和冲击过热在静压和动压实验中对铁熔化温度的影响,可以得到相对自洽的实验结果。这一结果表明,地球核-幔边界压力下铁的熔化温度为3 850 K,外推可以得到铁在内核-外核边界压力下的熔化温度为6 000 K,核心压力下的熔化温度为6 300 K。这一结果还表明,地球液态外核的温度在3 500～5 100 K之间,与Anderson（1998）等推荐的数据一致。     

Bandgap narrowing in the layered oxysulfide semiconductor Ba_3Fe_2O_5Cu_2S_2: Role of FeO_2 layer

A new layered Cu-based oxychalcogenide Ba_3Fe_2O_5Cu_2S_2 has been synthesized and its magnetic and electronic properties were revealed. Ba_3Fe_2O_5Cu_2S_2 is built up by alternatively stacking [Cu_2S_2]~(2-) layers and iron perovskite oxide[(FeO_2)(BaO)(FeO_2)]~(2-)layers along the c axis that are separated by barium ions with Fe~(3+) fivefold coordinated by a square-pyramidal arrangement of oxygen. From the bond valence arguments, we inferred that in layered CuC h-based(Ch =S, Se, Te) compounds the +3 cation in perovskite oxide sheet prefers a square pyramidal site, while the lower valence cation prefers the square planar sites. The studies on susceptibility, transport, and optical reflectivity indicate that Ba_3Fe_2O_5Cu_2S_2 is an antiferromagnetic semiconductor with a Ne′el temperature of 121 K and an optical bandgap of 1.03 eV. The measurement of heat capacity from 10 K to room temperature shows no anomaly at 121 K. The Debye temperature is determined to be 113 K. Theoretical calculations indicate that the conduction band minimum is predominantly contributed by O 2p and 3 d states of Fe ions that antiferromagnetically arranged in FeO_2 layers. The Fe 3d states are located at lower energy and result in a narrow bandgap in comparison with that of the isostructural Sr_3Sc_2O_5Cu_2S_2.     

Fe-3.24％Si的状态方程和声速的第一性原理计算:地球内核Si元素的约束

硅(Si)被认为是地球内核的主要轻元素,但其在内地核中的含量仍然存在争议。为了探索内地核中Si的含量,应用第一性原理方法对Fe-3.24%Si(Si的质量分数为3.24%)进行了研究。构造了4种Fe-3.24%Si的超晶胞,研究了不同的晶胞大小和自旋对优化结构的影响。结果表明:在100 GPa以上,自旋对Fe-3.24%Si的密度无影响;而在100 GPa以下,考虑自旋时的计算结果更接近实验值。基于0 K下的声速、状态方程和相关热力学参数,计算了Fe-3.24%Si在内地核条件下的密度和声速。研究发现:Fe-3.24%Si的密度低于纯铁的密度,略高于内地核的密度;纵波声速及剪切波声速与纯铁的声速很接近,但均明显高于内地核声速,因此排除了内地核含有大量Si元素的可能性。     

纳米La_(0.8)K_(0.2)FeO_3和La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3催化剂对柴油机NO_x和碳烟排放的影响

通过柠檬酸凝胶-浸渍法制备了具有介孔结构的纳米La_(0.8)K_(0.2)FeO_3和La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3催化剂,并利用XRD、SEM和BET对其性能进行表征。基于台架试验,研究了温度对纳米La_(0.8)K_(0.2)FeO_3和La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3催化剂同时脱除柴油机NO_x和碳烟排放的影响。结果表明,在温度150~350℃范围内,La_(0.8)K_(0.2)Fe_(0.97)Pt_(0.03)O_3作用下NO_x转化率较高;在温度350~400℃范围内,La_(0.8)K_(0.2)FeO_3作用下NO_x转化率较高,最高达27.5%。此外,在催化剂作用下副产物N_2O排放也得以降低。     

Conductive property of Zr_(0.1)Fe_(0.9)V_(1.1)Mo_(0.9)O_7 with low thermal expansion

Low thermal expansion materials are mostly ceramics with low conductive property, which limits their applications in electronic devices. The poor conductive property of ceramic ZrV_2 O_7 could be improved by bi-substitution of Fe and Mo for Zr and V, accompanied with low thermal expansion. Zr_(0.1) Fe_(0.9) V_(1.1 )Mo_(0.9 )O_7 has electrical conductivity of 8.2× 10~(-5) S/cm and 9.41× 10~(-4) S/cm at 291 K and 623 K, respectively. From 291 K to 413 K, thermal excitation leads to the increase of carrier concentration, which causes the rapid decrease of resistance. At 413–533 K, the conductivity is unchanged due to high scattering probability and a slowing increase of carrier concentration. The conductivity rapidly increases again from533 K to 623 K due to the intrinsic thermal excitation. The thermal expansion coefficient of Zr_(0.1) Fe_(0.9) V_(1.1 )Mo_(0.9 )O_7 is as low as 0.72× 10~(-6 )K~(-1) at 140–700 K from the dilatometer measurement. These properties suggest that Zr_(0.1) Fe_(0.9) V_(1.1 )Mo_(0.9 )O_7 has attractive application in electronic components.     

非晶态Fe_(13)Ni_(67.2)P_(4.5)B_(15.3)合金的临界现象

本文报道非晶态Fe_(13)Ni_(67.2)P_(4.5)B_(15.3)合金的磁化强度与温度和磁场关系的测量结果。在居里温度附近样品的磁特性符合二级相变规律,得到临界指数β=0.39±0.02,γ=1.56±0.06,δ=5.20±0.1,样品的居里温度T_c=(180.4±0.2)K。在实验误差范围内,临界指数β,γ,δ满足γ=β(δ-1)关系,在168—192K温度范围,实验数据满足二级相变的磁状态方程。当T>270K时,样品顺磁磁化率服从居里-外斯定律,由居里-外斯常数c计算出有效顺磁磁矩 P_(eff)=3.19μ_B。     

高压下FeNiP的压缩性

利用金刚石压腔技术和原位同步辐射X射线衍射技术,对FeNiP(■)的压缩性进行了实验研究。常温下,FeNiP在0～23.4 GPa压力范围内保持■结构不变。用Birch-Murnaghan状态方程对单位晶胞体积随压力的变化关系(p-V关系)进行拟合,得到:体积模量K_0=153(2) GPa,体积模量微商K_0~′=5.7(2),零压下晶胞体积V_0=101.6(1)?~3;或K_0=167(1) GPa,K_0~′=4.0(固定值),V_0=101.5(1)?~3。与Fe_2P相比,FeNiP的体积模量更小,呈现出与Fe_2P相反、与Ni_2P相同的轴向压缩各向异性,据此探讨了Ni对(Fe,Ni)_2P压缩性的影响。应用当前实验结果,估算了FeNiP、Fe_2P、Fe_3P、Fe_(2.15)Ni_(0.85)P和Fe_3S在月球外核温压条件下的密度,通过与γ-Fe及月球外核密度的比较,得出Ni的加入会使"Fe-轻元素"体系的密度更接近月球外核密度,进一步阐释以多元合金体系(如Fe-Ni-S-P)为对象来研究行星核部物质组成更具合理性。     

Y_(3-x)Ba_xCu_2O_(7-y)体系的物相与超导电性

对Y_(3-x)Ba_xCu_2O_(7-y)(0.3≤x≤2.4)体系材料的低温电阻测量和X射线衍射分析表明:1.0相似文献   

(Bi,Pb)-Sr-Ca-Cu-O氧化物超导陶瓷弹性性质的超声研究

利用脉冲回波重迭方法,测定了新型高温超导陶瓷Bi_(1.7)Ph_(0.3)Sr_2Ca_2Cu_3O_(10+x)及Bi_(1.7)Pb_(0.3)Sr_2CaCu_2O_(8+x)单相多晶样品的超声声速,并进而决定了其弹性常数。在200K附近,横波和纵波声速均出现反常突变,并伴随有衰减峰出现,表明存在某种结构变化或相变,与此同时还出现了显著的模量软化,由声速导出的Bi系各弹性模量值远小于YBa_2Cu_3O_(7-y)超导体及BaTiO_3等具有类似结构陶瓷的相应值,而它们的泊松比却十分相近,表明这几种钙钛矿结构陶瓷有着类似的原子间结合力;而当C轴变长,其层间耦合减弱。在考虑空洞影响并加以修正后,得到材料的德拜温度为270±20K,并进而首次得到该材料的德拜温度随温度变化的曲线。     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

高T_c超导体YBa_2Cu_3O_(9-δ)的远红外反射光谱

测量了高T_c超导体YBa_2Cu_3O_(9-δ)(T_c=90K)的远红外反射光谱,温度变化范围为4.2—200K。在30—360cm_(-1)光谱区间内出现了六个结构:S_1,S_2,N_1,N_2,N_3和N_4。S_1和S_2仅在超导态中出现,而其他四个结构在超导态和正常态中都存在。我们将s_1和S_2与超导能隙联系起来,认为N_i(i=(1—4))是材料的横光学声子反射带     

Dy(Fe_(1-x)Ga_x)_2中畴壁的内禀钉扎和宏观量子隧道效应

研究了赝二元立方化合物Dy(Fe_1-xGa_x)_2(x≤0.3)的磁性.观测到Ga对Fe的无序置换,导致磁性的重大改变.T>4K的磁性属于正常型,用畴壁内禀钉扎受到热激活的概念,解释了实验结果;由此导出的矫顽力随温度变化的公式(8)与实验符合得相当好.T<4K的磁性属于异常型,表现为退磁曲线有台阶和大跳跃、矫顽力随温度变化出现峰值、磁粘滞性系数与温度无关等.用畴壁隧道效应量子形核的概念,说明了实验结果,而且从理论上估算出由经典热激活到量子隧道效应的交界温度,得到的数值2.21—3.03K与实验值～3K 关键词：     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_(x )Ga_(27)(x=1,2,3,4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

R_2(Fe_(1-x)Al_x)_(14)B的内禀磁性和永磁性能(R=Nd和Y)

本文研究了Al在R_2(Fe_(1-x)Al_x)_(14)B多元合金中的固溶度(R=Nd和Y),当x<0.1时,可形成四方结构。研究了在此类合金中,饱和磁化强度、居里温度、磁晶各向异性等内禀磁性,以及矫顽力和磁能积等永磁性能随Al含量的变化。发现以Al代换Fe时,使铁次点阵的磁晶各向异性出现极值;同时以Al代换Fe时,可使磁体的矫顽力显著提高。以Co和Al同时对Fe进行代换,制造成分约为Nd_(16·5)B_7(Fe_(1-x-y)Al_xCo_y)_(76.5)的磁体,既可提高居里温度,又可提高矫顽力,从而可以改善具有高磁能积磁体的温度性能和减少磁体的总损失。     

Cu含量对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)合金结构和磁性的影响

系统研究了Cu分别替代Fe和Ni对Ni_(55)Fe_(18)Ga_(27)结构和磁性的影响.结果表明:熔炼Ni_(55)Fe_(18-x)Cu_xGa_(27 )(x=1, 2, 3, 4)虽仍为奥氏体相结构,但伴有γ相出现;居里温度随Cu含量增加而降低,这是由于Cu掺杂引起过渡金属近邻原子间相互交换作用减弱所致;交流磁化率随Cu含量增加而降低,原因在于Fe是磁性的主要贡献者,Cu替代Fe会削弱Fe的磁矩,从而导致合金磁性降低.熔炼、退火和甩带Ni_(51)Cu_4Fe_(18)Ga_(27)均存在马氏体相变.熔炼样品马氏体相变温度最高,退火和甩带样品基本相同.这一特点表明热处理方式能够改变原子排列的有序度,因此可以通过改变热处理方式来调控马氏体相变温度.     

预退火时间对Fe_(80.8)B_(10)P_8Cu_(1.2)非晶合金微结构及磁性能的影响

研究了预退火时间对Fe_(80.8)B_(10)P_8Cu_(1.2)非晶合金微结构及磁性能的影响.穆斯堡尔谱研究表明:在660 K的预退火温度下,随着预退火时间的增加,Fe原子不断富集,非晶基体中的类Fe_3B化学短程有序结构向类Fe B结构转变,并且非晶基体中Fe第一近邻壳层中Cu原子的逐渐脱离以及Fe-P配位键数量的明显减少可间接表征CuP团簇的形成过程.同时,本研究通过调节预退火时间来调控非晶基体中CuP团簇和Fe团簇的数量,促进后续退火晶化过程中α-Fe纳米晶相的析出,并细化纳米晶尺寸,从而获得综合磁性能更加优异的非晶/纳米晶软磁合金.     

下地幔温压条件下碳对(Mg,Fe)SiO3布里奇曼石的影响

利用激光加温金刚石对顶砧技术模拟下地幔温压条件(36～88 GPa, 1 850～2 800 K),探索了碳与含铁的(Mg,Fe)SiO_3布里奇曼石的相互作用过程。同步辐射X射线衍射实验表明,(Mg,Fe)SiO_3布里奇曼石与碳在大于42 GPa、2 000 K的温压条件下发生了氧化还原反应,即(Mg,Fe)SiO_3布里奇曼石中的二价铁(Fe~(2+))被单质碳还原成金属铁(Fe~0);而在较低的温压条件下,布里奇曼石中的Fe~(2+)可以稳定存在。该结果表明,在下地幔深部的温压条件下,CCO缓冲的氧逸度值比IW缓冲更低,热力学计算结果也证实了这一结果。实验结果为地幔深部氧化还原条件的不均一性和局部极端还原状态的出现提供了解释。     

磁性Pb(Ⅱ)表面印迹聚合物(Fe_3O_4/GO-IIP)的制备及谱学表征

吸附法处理含铅废水因其经济性备受关注。开发可回收的专一性Pb(Ⅱ)吸附材料是高效处理含铅废水和实现铅回收的关键。结合氧化石墨烯(GO)的强吸附性、Fe_3O_4的磁性和表面印迹技术,以氧化石墨烯负载四氧化三铁(Fe_3O_4/GO)为载体,硝酸铅为模板离子,甲基丙烯酸(MAA)及水杨醛肟(SALO)为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)为交联剂制备了磁性Pb(Ⅱ)表面印迹材料(Fe_3O_4/GO-IIP),并探讨其重复利用性和对Pb(Ⅱ)的专一性吸附性。结合XRD,SEM,FTIR等谱学方法,对Fe_3O_4/GO-IIP进行表征,并分析其对Pb(Ⅱ)的吸附机理。以Fe_3O_4/GO-IIP作为吸附剂选择性去除水溶液中的Pb(Ⅱ),结果表明,Fe_3O_4/GO-IIP对Pb(Ⅱ)具有很好的亲和性,反应在5min内,对初始浓度10mg·L-1的Pb(NO3)2的去除率达到70%,反应在20min左右达到吸附平衡。准二级吸附动力学和Langmuir吸附等温线能较好的表达其吸附过程。TEM和SEM图谱证明了Fe_3O_4均匀地分散在GO表面,粒径为10~20nm,Fe_3O_4/GO-IIP表面存在Pb(Ⅱ)印迹孔穴,增强其对Pb(Ⅱ)的选择吸附性;在竞争离子[Cd(Ⅱ),Zn(Ⅱ),Cu(Ⅱ)]存在条件下,Fe_3O_4/GO-IIP对目标污染物Pb(Ⅱ)的选择性系数比非印迹吸附材料(NIP)提高2~5倍;XRD和FTIR谱图分别从晶相结构和官能团证明了Fe_3O_4/GO-IIP的成功合成。对制备材料进行磁分离后洗脱再利用,结果表明Fe_3O_4/GO-IIP具有良好的重复利用性。该结果对于含铅废水处理和铅回收具有重要的意义。     

压力高达27GPa下天然奥长石的XRD分析（英文）

在室温高达27GPa压力下对天然奥长石(Na_(0.86)K_(0.02)Ca_(0.12)Mg_(0.01)(Fe_(0.01)Al_(1.12)Si_(2.87)O_8))粉晶进行了原位同步辐射X光衍射(XRD)测量,获得了样品的状态方程。实验数据表明随着压力增大奥长石样品在大约3.5GPa发生了三斜向单斜的相变(P1→C2)和在大约10.0GPa发生了单斜对称相变(C2→C2/m)。样品三个相的体模量计算值分别为K_0=73.8GPa(K′=10.98),K_((C2))=124GPa(K′=1.05)和K_((C2/m))=272GPa(K′=0.625)。样品的元素组成影响其T—O—T键角的刚度、M—O键的强度和Si—O—Al键角的弯曲,从而导致奥长石样品在高压行为的特殊变化。三斜相的奥长石晶胞压缩性具明显的各向异性。实验结果表明在冷俯冲带奥长石可能是碱金属和碱土金属深循环的载体。     

非晶态(Fe_(1-x)Co_x)_(78)Si_(9.5)B_(12.5)合金的X射线光电子能谱研究

本文报道非晶态(Fe_(1-x)Co_x)_(7)Si_(9.5)B_(12.5)合金的X射线光电子能谱的实验结果,分别给出了Fe,Co,Si,B元素的内层电子能级的结合能以及费密面态密度随Co含量的变化关系。