稀土掺杂硼铝硅酸盐玻璃结构的NMR研究

在Sm2O3掺杂BaO-B2O3-Al2O3-SiO2-Sm2O3(BBASS)玻璃系统的形成性能的研究基础上,借助MAS NMR以及差热测试技术,研究了玻璃的结构特点以及玻璃组成、热处理条件等因素对玻璃结构的影响。研究表明,在未掺稀土的BBAS玻璃结构中,硼氧多面体主要以[BO3]、[BO4]存在,铝氧多面体主要以[AlO4]、[AlO5]、[AlO6]存在;随着BBAS中BaO含量的增加,硼氧三角体[BO3]逐渐向[BO4]转变,铝氧多面体中的[AlO5]、[AlO6]结构单元逐渐向[AlO4]转变;稀土Sm3+具有较强迫积聚作用,能促使玻璃结构中的硼氧多面体形成巨大的网络结构;热处理对玻璃结构中硼氧多面体和铝氧多面体的配位结构影响不大。     

锂硼钒酸盐玻璃的11B核磁共振研究

用¹¹B连续波核磁共振谱研究了锂硼钒酸盐玻璃的结构,测量了BO₄,BO_3s和BO_3A各结构单元的比例。实验表明,锂硼钒酸盐玻璃中N₄的最大值近似为一常数,与V₂O₅的含量无关。Li₂O被V₂O₅和B₂O₃分享。并推测V₂O< 关键词：     

稀土掺杂硼铝硅酸盐玻璃的析晶特性及其微观结构

借助差热分析测定了稀土掺杂BaO-Al2O3-B2O3-SiO2玻璃的热稳定性。采用XRD和TEM/EDS研究了在不同热处理条件下M玻璃样品的失透、析晶过程的微观结构。结果表明:随着稀土掺量的逐渐增加,玻璃的热稳定性是先提高后降低;玻璃的失透首先由分相造成,稀土离子大量富集在富硼铝相中,热处理温度越高,玻璃的分相和析晶越明显,玻璃的析晶产物为SmAl2.07(B4O10)O0.6晶体;热处理过程中铝氧多面体的稳定性优于硼氧多面体。     

Li2B4O7晶体及其熔体结构的拉曼光谱研究

采用高温原位拉曼光谱技术,研究了Li₂B₄O₇从常温至1 373 K温度范围内的拉曼光谱。在升温过程中,晶体的拉曼光谱出现展宽和红移现象,且强度降低。晶体熔化时,由2个[BO₄]和2个[BO₃]组成的[B₄O₉]环状结构转变成(B₃O₆)3- 六元环和[BO₃]结构,[BO₄]结构减少直至消失。基于密度泛函理论,计算了Li₂B₄O₇晶体的拉曼光谱,对其振动模式进行了分析归属。利用量子化学从头计算法计算了由[B₃O₆-BO₃]为基础相互连接形成的x(Li₂B₄O₇)(x=2, 3, …, 9)的环状团簇模型的拉曼光谱,对Li₂B₄O₇熔体的结构进行了模拟分析。计算结果表明Li₂B₄O₇熔体的阴离子基元为三个(B₃O₆-BO₃)组成的大三元环超级结构。     

Li2O-(LiCl)2-B2O3-Al2O3系统玻璃的Raman光谱研究

我们用Raman光谱研究了Li₂O(LiCl)₂B₂O₃-Al₂O₃系玻璃的结构,着重研究了Al₂O₃的影响。对于Li₂O-B₂O₃系玻璃,Li₂O含量增加使玻璃中存在的BO₃三角体转变为BO₄四面体, 关键词：     

光学碱度对Tb3+掺杂Bi2O3-B2O3玻璃发光性能的影响

采用熔融法制备了Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃系统玻璃,使用激发、发射及拉曼光谱分析了光学碱度与玻璃结构及发光性能的关系,同时绘制了Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺的能级图。研究结果表明：Tb³⁺掺杂的Bi₂O₃-B₂O₃玻璃由[BO₃]、[BiO₃]、[BO₄]及[BiO₆]共同组成,且随着光学碱度由0.63增加到0.93,玻璃的结构逐渐疏松。高的光学碱度使部分Bi³⁺变为Bi²⁺,发出571 nm（²P_3/2（2）→²P_1/2）的光,Bi³⁺→Tb³⁺的能量降低。在光学碱度及Tb³⁺、Bi³⁺和Bi²⁺离子的共同作用下,随着光学碱度的提高,玻璃的发光颜色由黄绿色变为白色。     

锂、硼、硅酸盐玻璃体系的11B核磁共振研究

利用¹¹B的核磁共振谱研究了锂、硼、硅酸盐(Li₂O·B₂O₃·SiO₂)三元玻璃体系,测量并分析了BO₄单元与对称和非对称的BO₃单元的比例。分析结果表明,三元体系的结构单元亦可适用于锂、硼玻璃的二元体系的FDB模型说明,其差异在于前者中的Li₂O由B₂O₃与SiO₂按比例分享。     

稀土掺杂P_2O_5-Al_2O_3-BaO玻璃的制备及其结构研究

稀土掺杂磷酸盐玻璃具有优异的光学和光谱特性,在激光介质、有色滤光材料等领域中有着重要的应用。在P2O5_Al2O3_BaO_Sm2O3(PABS)玻璃形成能力研究的基础上,借助MAS NMR、红外光谱等分析手段,研究了玻璃的结构、玻璃组成与热处理等对玻璃结构的影响。结果表明:不同组成PAB(S)玻璃的31P MAS NMR谱在-20ppm~-25ppm范围内均存在单一的特征信号峰,对应于磷氧多面体[PO4]的Q2型结构;在18ppm、-12ppm和-36ppm处27Al的MAS NMR谱的三个特征信号峰分别对应于27Al的[AlO5][、AlO6]、[AlO6]配位结构,稀土离子的掺入以及热处理均使得[AlO6]向[AlO5]转变;玻璃的网络结构主要由Q2型[PO4]、[AlO5]和[AlO6]构成,并P_O_P、P_O_Al的形式相连接。玻璃在1383 cm-1处出现的吸收峰可能是玻璃结构中形成了P_O_Sm键所致。     

稀土离子(Eu3+,Tb3+,Ce3+)掺杂ZnAl2O4/SiO2微晶玻璃的制备与发光性能

采用凝胶法分别制备出4.5ZnO-5.5Al₂O₃-90SiO₂(ZAS)以及ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 透明微晶玻璃。利用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和荧光光谱仪(PL)等测试手段,研究了稀土离子掺杂浓度对ZAS微晶玻璃的结构和发光性能的影响。XRD结果表明,ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)微晶玻璃包含ZnAl₂O₄晶相和SiO₂非晶相,ZnAl₂O₄平均晶粒尺寸约为30 nm,稀土离子的掺杂没有显著改变原来的ZnAl₂O₄晶体结构。TEM结果表明,900 ℃时ZnAl₂O₄从ZAS体系中析出。PL光谱显示,Eu³⁺ 存在 ⁵D₀→⁷F₂跃迁,ZAS[DK]:Eu³⁺在611 nm 处发出强烈的红色光;由于Tb³⁺ 的⁵D₄→⁷F₅ 跃迁,ZAS[DK]:Tb³⁺在541 nm 处发出明亮的绿色光;ZAS[DK]:Ce³⁺ 在381 nm处显示了蓝光发射,对应于Ce³⁺ 的5d→4f 轨道跃迁。ZAS[DK]:RE³⁺ (RE=Eu, Tb, Ce)的PL发射光谱存在着浓度猝灭现象,Eu³⁺、Tb³⁺ 和Ce³⁺的最佳单掺杂摩尔分数分别为20%、20%和3%。CIE色度图表明,ZAS[DK]: RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce)的色坐标分别位于红光、绿光和蓝光区域。实验结果表明,ZAS:RE³⁺ (RE=Eu,Tb,Ce) 微晶玻璃是一种良好的可用于全色显示的白光LED材料。     

P2O5-CuI-CuCl系统非晶态铜离子导体的EXAFS,IR,Raman光谱研究

本文用透射法EXAFS和IR,Raman光谱等手段研究了以P₂O₅,为基体的非晶态铜离子导体的微观结构,得出了非晶结构网络中存在[PO₄]^3-,[CuO₄]^6-,[CuO₃I]^5-,[PO₃I]^2-等四元骨架结构单元,Cu⁺在结构网络空隙中有两种不同的分布状况。并在此基础上对材料在50℃左右存在的二级相变及Cu⁺的其它传导性能进行了定性的描述。 关键词：     

Li_2O-(LiCl)_2-B_2O_3-Al_2O_3系玻璃的红外光谱

本工作系统地测量和分析了Li_O-(LiCl)_2-B_2O_3-Al_2O_3系玻璃的红外光谱,据此研究了玻璃中硼的配位数和硼酸盐结构基团随组成的变化以及Al~(3+)和Cl~-离子在结构中所起的作用,并对光谱中某些吸收峰机理作了定性探讨。     

Infrared spectra and structural properties of Na2O-B2O9-ZrO2-SiO2 glasses

The structure of glasses of the Na₂O-B₂O₃-ZrO₂-SiO₂ system, which form the basic ingredients of opacified zirconium-type glazes, was studied by infrared spectroscopy. The problems of boron ion coordination and the role of Zr⁴⁺ in glass structure are considered.The present paper is a continuation of [1], which deals with glasses of the Na₂O-B₂O₃-ZrO₂-SiO₂ system.     

分子动力学模拟钠硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构演化效应

钠硼硅酸盐玻璃作为高放射废物玻璃固化体的候选材料之一,已有大量实验对该类玻璃开展了电子或重离子的辐照效应研究.然而,在理论计算与模拟方面的工作却很少,目前主要集中于重离子的辐照效应,对电子的辐照效应的模拟尚未见报道.本文利用分子动力学工具提出一种新的方法,以实现对电子辐照诱导的玻璃结构演化进行模拟.该方法基于实验中玻璃的结构变化特点,即实验中的拉曼结果已经证实:在大剂量的电子辐照后的玻璃中存在分子氧的事实,由于这些分子氧不会与其他粒子发生相互作用,因而可以通过从体系中逐步地移除一定数量氧原子的方式,以达到模拟大剂量电子辐照的情形,进而得到电子辐照后的玻璃的结构信息.模拟结果显示:随着移除氧原子的数量增加,玻璃中的Si—O—Si平均键角逐渐减小;而且玻璃中的小环数量会因氧的逐渐减少而逐渐增加;玻璃中部分[BO4]结构会转变为[BO3]结构,最终这种转变会达到饱和;大量移除氧之后,玻璃中的钠元素也出现明显的相分离.这些模拟辐照的玻璃结构特性能较好地与实验中的硼硅酸盐玻璃电子辐照诱导的结构变化符合.因此,本文提出的方法有望为通过分子动力学模拟硼硅酸盐玻璃的电子辐照效应提供新思路.     

Structure of alkali borate glasses at high pressure: B and Li K-edge inelastic X-ray scattering study

We report the first in situ boron K-edge inelastic x-ray scattering (IXS) spectra for alkali borate glasses (Li2B4O7) at high pressure up to 30 GPa where pressure-induced coordination transformation from three-coordinated to four-coordinated boron was directly probed. Coordination transformation (reversible upon decompression) begins around 5 GPa and the fraction of four-coordinated boron increases with pressure from about 50% (at 1 atm) to more than 95% (at 30 GPa) with multiple densification mechanisms, evidenced by three distinct pressure ranges for (d[4]B/dP)T. The lithium K-edge IXS spectrum for Li-borate glasses at 5 GPa shows IXS features similar to that at 1 atm, suggesting that the Li environment does not change much with pressure up to 5 GPa. These results provide improved understanding of the structure of low-z glass at high pressure.     

High-Resolution Heteronuclear Correlation between Quadrupolar Nuclei

Multiple-quantum magic angle spinning is successfully incorporated with double-quantum cross-polarization between quadrupolar nuclei, producing a two-dimensional 11B[27Al] high-resolution heteronuclear correlation spectrum for a magnesium aluminoborate glass. It is shown that the six-coordinate aluminum site (AlO6) preferentially coordinates to the tetrahedral boron site (BO4).     

芘在离子液体及常规溶剂中的激光闪光光解研究

利用纳秒级时间分辨激光光解装置,以Nd:YAG激光器三倍频后的355 nm激光作为激发光源,研究了芘在常规溶剂乙腈、丙酮、环己烷、1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸离子液体([Bmim][PF6])、N-丁基吡啶四氟硼酸离子液体([BuPy][BF4])以及三乙基庚基铵双三氟甲磺酰亚胺(R4NNTf2)的瞬态光解行为,比较...     

分子间相互作用对核酸碱基中17O屏蔽张量与四极耦合常数影响的理论计算研究

通过高精度量子化学理论计算的方法研究了分子间弱的非键相互作用对胸腺嘧啶、尿嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤四种核酸碱基中~(17)O核的屏蔽张量(σO)和四极耦合常数(QCC)的影响.计算结果表明分子间强的氢键作用以及弱的范德华(vd W)相互作用都对~(17)O核的化学位移(δO)具有较大的影响.随着分子间氢键作用的逐渐增强,δO逐渐减小,当采用包含所有弱相互作用的周期性模型进行计算时,理论结果与实验值吻合.进一步的电荷分析显示,~(17)O核化学位移的减小主要是由于分子间氢键作用强度增加导致~(17)O原子的负电荷密度逐渐增加.此外,计算结果表明碱基中分子间氢键网络和弱的范德华作用对碱基~(17)O QCC也具有显著的影响.周期性模型下,碱基上氧原子的局域结构环境得到平衡,~(17)O QCC达到最小值,与实验结果最为接近.以核酸碱基为例,说明了分子间的氢键网络以及分子间弱的相互作用对于准确计算生物样品的核磁共振(NMR)参数非常重要,以小的团簇模型来计算生物体系的核磁参数将会产生较大的偏差.