镁对方解石相变压力和拉曼光谱影响的实验研究

为研究镁对方解石在高压条件下的相变行为和拉曼振动光谱的影响,探索碳酸盐在地球深部的存在形式和物理化学性质,结合金刚石压腔和激光拉曼光谱,对具有不同镁含量的方解石开展高压实验研究。实验选取天然无色透明冰洲石、淡黄色半透明方解石脉和白色大理石作为研究对象,利用ICP-AES测定冰洲石和方解石脉的成分为CaCO₃;大理石中Mg/(Mg+Ca)摩尔比为0.03,其成分可简化为(Mg_0.03Ca_0.97)CO₃。每种方解石样品挑选两粒大小约为50~100×50×20 μm的颗粒放入金刚石压腔,并在不同压力下进行相变过程观察和激光拉曼光谱测量。实验结果显示,常压下冰洲石和方解石脉样品的T₁,T₂,ν₄和ν₁拉曼振动频率分别为156.82,283.55,713.86和1 088.19 cm-1,大理石样品的拉曼振动频率为158.15,284.76,715.07和1 089.20 cm-1,表明方解石中含有3 mol%的MgCO₃时会造成方解石的拉曼振动频率整体升高1 cm-1以上。但是该变化幅度在不同压力下没有显著差别,表明镁对方解石的拉曼振动频率随压力的变化速率(∂ν/∂p)没有明显影响。冰洲石和方解石脉样品在1.5 GPa压力附近转变为方解石-Ⅱ,并在2.0 GPa进一步变为方解石-Ⅲ或Ⅲb;相比之下含有3 mol%的MgCO₃的大理石则是在2.4和3.7 GPa时才转变为方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ。假设镁对方解石相变压力的影响是线性的,即方解石向方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ/Ⅲb的相变压力随MgCO₃含量的增加以0.30和0.57 GPa·mol%-1的速率升高,当MgCO₃含量达到50 mol%时,方解石向方解石-Ⅱ和方解石-Ⅲ/Ⅲb的相变压力将分别为16.5和30.5 GPa,这与白云石向白云石-Ⅱ和白云石-Ⅲ的相变压力吻合。结合前人关于方解石中MnCO₃含量对矿物相变压力和拉曼光谱影响的研究结果,发现当方解石中部分Ca2+被具有不同半径和质量的离子(如Mg2+,Mn2+等)替代以后,阳离子与CO2-₃之间以及CO2-₃内部C-O化学键长度和强度都会发生改变,从而引起矿物结构稳定性以及拉曼振动频率的明显变化;并且两种阳离子之间半径差别越大,该影响效果越明显。因此,在研究高温高压条件下方解石的相变行为和拉曼光谱时,矿物中Mg和Mn等杂质元素对矿物结构稳定性和拉曼振动频率的影响是必须考虑的关键因素之一。     

单滴醋酸钠和醋酸镁的过饱和溶液的拉曼光谱研究(英文)

应用拉曼光谱和电动态平衡技术研究了单滴醋酸钠和醋酸镁的过饱和溶液,特别是对在不同相对湿度条件下的结构变化以及接触离子对的形成进行了详细讨论。     

钙铝榴石-钙铁榴石的拉曼光谱特征

通过对钙铝榴石 -钙铁榴石的拉曼光谱研究发现 ,从钙铝榴石到钙铁榴石 ,随着矿物结构中铁的含量的增加 ,他们的拉曼光发生规律性的变化 ,即所有的峰向低波数方向发生漂移 ;同时 ,由于铁含量的不同使得石榴石晶体结构中O -Si-O与O -Y -O之间的键角发生了一定的变化 ,在其拉曼光谱谱图上表现为铁的含量越高 ,[SiO4 ]四面体和Y -O八面体的两个弯曲振动峰分裂得越明显。     

木糖醇的红外光谱和拉曼光谱研究

实验测量了木糖醇的拉曼光谱和红外光谱,在相关文献的帮助下,对其谱带进行了初步指认。在拉曼光谱中,1000cm-1～1110cm-1之间的中等强度振动属于C-O伸缩振动和H-C-O弯曲振动。850cm-1到920cm-1之间的振动属于C-C伸缩振动。羟基面内弯曲振动在红外吸收光谱中出现在1300～1500cm-1,O-H的变形振动δO-H出现在1420～1380cm-1。     

镁中位错和非晶作用机制的分子动力学模拟

镁合金作为最轻的金属结构材料,被誉为21世纪的“绿色工程材料”,具有广阔的应用前景.晶体-非晶双相纳米镁材料更是表现了优异力学性能,但是晶体中位错与非晶相的相互作用机制尚不明确.本文采用分子动力学模拟方法研究了剪切载荷作用下纳米晶镁中刃位错与非晶相的相互作用机制.研究结果表明,纳米晶镁中非晶相与位错的相互作用机制表现出一定的尺寸依赖性.相较于非晶相尺寸较小的样品,较大的非晶相尺寸会导致较大的二次应力强化现象.非晶相和位错的作用机制主要归结为非晶相对位错的钉扎作用.对于非晶相尺寸较小的样品,非晶相对位错的钉扎作用有限,钉扎时间较短,其相互作用主要是位错绕过非晶相的机制;而对于非晶相尺寸较大的样品,非晶相对位错的钉扎作用较大,钉扎时间较长,其相互作用主要是非晶相引发的位错的交滑移机制.本文的研究结果对于设计和制备高性能的镁及其合金材料具有一定的参考价值和指导意义.     

苯海拉明的拉曼光谱和红外光谱研究

测量并分析了盐酸苯海拉明的红外光谱和拉曼光谱。在Raman光谱中, 1001 cm-1出现一个极强峰, 在1030 cm-1和618 cm-1各有一个中等峰,此外,在红外光谱中, 714 cm-1和757 cm-1附近出现极强的吸收峰,认定这个化合物中存在单取代苯。C-N的对称伸缩振动出现在837 cm-1, 1433 cm-1和1470 cm-1分别为CH2和CH3的变形振动, 在红外光谱中, 1020 cm-1处明显的吸收峰属于C-O-C反对称伸缩振动。此外, 测量得到含量为25 mg苯海拉明药片的拉曼光谱与纯苯海拉明的拉曼峰比较一致, 可作为无损快速检测该药物的手段。     

氧化锡纳米线的拉曼光谱和光致发光光谱研究

用表面限制剂对水热法生成的前驱物加以限制生长的方法成功制备了氧化锡纳米线结构,TEM和HRTEM的结果表明该纳米线由沿[001]方向生长的氧化锡单晶组成,纳米线直径在5-10纳米、长度100-500纳米。利用拉曼光谱和发光光谱对其生长过程和发光现象进行了详细的研究,结果表明,细长的氧化锡纳米线出现356、515、691 cm-1新的拉曼振动模以及600 nm较强的光致发光。     

高温下钙蒙脱石膨胀特性的分子动力学模拟

高温下蒙脱石的膨胀特性在核废料深部封存、二氧化碳封存及页岩气开发等应用中有着重要影响,但相关机理尚不明确.本工作使用分子动力学模拟为技术手段计算5 MPa和298—500 K等条件下,1.40—4.00 nm晶面间距(d)的一系列饱和钙蒙脱石的膨胀压力.以模拟所得的数值结果为依据,基于水化效应、双电层效应和离子关联效应等模型推演膨胀压力随温度与d的变化规律,并与相应的实验数据进行对比.模拟结果表明,当d较小时,因为高温会弱化水化力的强度,钙蒙脱石膨胀压力震荡的幅度降低,同时水化力作用的d的范围减小.当d较大时,因为高温强化离子关联效应,膨胀压力降低,同时双电层力的作用的d的范围增加.在较高温度和较大d时,膨胀压力为收缩力,阻碍膨胀.这些膨胀压力的变化规律与前期钠蒙脱石体系的研究类似.然而,通过对比两种蒙脱石体系的模拟结果,发现两种体系存在显著的差异—钙蒙脱石比钠蒙脱石更难膨胀到较大的d.此模拟结果与前人实验观测的结果相符.我们进一步将此差异归于钙蒙脱石的离子关联效应要远大于钠蒙脱石.有别于分子模拟中对于离子关联效应的精确描述,连续化的Poisson-Boltzmann方程因为忽略了离子关联效应,从而无法表达出与两种体系模拟结果都相吻合的膨胀压力变化规律.     

高温下钙蒙脱石膨胀特性的分子动力学模拟

高温下蒙脱石的膨胀特性在核废料深部封存、二氧化碳封存及页岩气开发等应用中有着重要影响,但相关机理尚不明确.本工作使用分子动力学模拟为技术手段计算5 MPa和298—500 K等条件下,1.40—4.00 nm晶面间距(d)的一系列饱和钙蒙脱石的膨胀压力.以模拟所得的数值结果为依据,基于水化效应、双电层效应和离子关联效应等模型推演膨胀压力随温度与d的变化规律,并与相应的实验数据进行对比.模拟结果表明,当d较小时,因为高温会弱化水化力的强度,钙蒙脱石膨胀压力震荡的幅度降低,同时水化力作用的d的范围减小.当d较大时,因为高温强化离子关联效应,膨胀压力降低,同时双电层力的作用的d的范围增加.在较高温度和较大d时,膨胀压力为收缩力,阻碍膨胀.这些膨胀压力的变化规律与前期钠蒙脱石体系的研究类似.然而,通过对比两种蒙脱石体系的模拟结果,发现两种体系存在显著的差异—钙蒙脱石比钠蒙脱石更难膨胀到较大的d.此模拟结果与前人实验观测的结果相符.我们进一步将此差异归于钙蒙脱石的离子关联效应要远大于钠蒙脱石.有别于分子模拟中对于离子关联效应的精确描述,连续化的Poisson-Boltzmann方程因为忽略了离子关联效应,从而无法表达出与两种体系模拟结果都相吻合的膨胀压力变化规律.     

A molecular dynamics study of uranyl hydration

Molecular dynamics calculations were carried out in order to investigate the hydration structure of uranyl in aqueous solution. The CF1 model of flexible water molecules is used. This model allows one to investigate a hydrolysis reaction for water molecules in the first uranyl hydration shell. Charge redistribution effects on hydrolysis products are also taken into account. We found five ligands in uranyl hydration shell, which is of bipyramidal pentacoordinated structure. The charge redistribution effects resulted in ligands of four water molecules and one hydroxyl, which was found closer to uranium than the other ligands.     

Single-particle and collective dynamics of protein hydration water: a molecular dynamics study

We present an analysis based on molecular dynamics simulations of water single particle and collective density fluctuations in a protein crystal at 150 and 300 K. For the collective dynamics, the calculations predict the existence of two sound modes. The first one around 35 meV is highly dispersive and the second one around 9 meV is weakly dispersive in the k range studied here (0.5相似文献   

Application of spontaneous Raman spectroscopy to the study of molecular association in a freely expanding gas jet

Translated from Zhurnal Prikladnoi Spektroskopii, Vol. 55, No. 2, pp. 236–240, August, 1991.     

Raman spectroscopic study of tris-sarcosine calcium chloride in the antiferroelectric phase

The polarized Raman spectra of (CH₃NHCH₂COOH)₃CaCl₂ (TSCC) have been obtained applying hydrostatic pressure in the paraelectric, ferroelectric and in the pressure-induced antiferroelectric phase. The phase transition between the paraelectric or the ferroelectric and the antiferroelectric phase appears to be of first order. No cell doubling could be observed in the antiferroelectric phase. The space group $\text{P2}{}_1\text{a (C}{}^5{}_{\mathrm{2h}}\text{)}$ for TSCC in this phase is compatible with our experimental results. The pressure-dependence of the Raman-active soft mode is discussed qualitatively.     

Infrared and Raman spectroscopy of graphite-ferric chloride

We present the first detailed study of the stage dependence of the IR- and Raman-active optic graphitic modes in a graphite acceptor intercalation compound. The general frequency upshift observed with increasing FeCl₃ concentration for all optic modes is interpreted to indicate an in-plane compression within the graphitic layers. An identification of the IR-active modes with bounding and interior graphite layers is made. A lineshape analysis of the IR spectra implies IR dipole moments corresponding to ～70% of the effective charge in the graphite bounding layers, independent of stage, and ～30% distributed among the graphite interior layers for stage n?3 compounds.     

Application of shell model in molecular dynamics simulation to MgO

The P－V－T equation of state of MgO has been simulated under high pressure and elevated temperature using the molecular dynamics (MD) method with the breathing shell model (BSM). It is found that the MD simulation with BSM is very successful in reproducing accurately the measured molar volumes of MgO over a wide range of temperature and pressure. In addition, the MD simulation reproduces accurately the measured volume compression data of MgO up to 100GPa at 300K. It is demonstrated that the MD simulated P－V－T equation of state of MgO could be applied as a useful internal pressure calibration standard at elevated temperatures and high pressures.     

Raman spectroscopy study of lattice dynamics of macro-, micro-, and nanostructured barium titanates

The temperature dependences of the components A ₁(2TO) and E(1TO) of the soft ferroelectric mode during phase transitions in single crystals, ceramics, polycrystalline and epitaxial thin films of barium titanate, as well as a superlattice consisting of alternating layers of barium and strontium titanates, have been studied using the Raman spectroscopy method. Abrupt changes in soft mode frequencies have been observed in the single crystal during phase transitions between tetragonal, orthorhombic, and rhombohedral phases. Smoothing of the temperature dependences of soft modes and the coexistence of phases have been observed in ceramics and polycrystalline films. In the epitaxial film, the sequence of structural transformations fundamentally differs from that observed in the single crystal; in the superlattice, the ferroelectric phase is stable to 550 K.     

壳层模型分子动力学在CaO研究中的应用

利用壳层分子动力学方法结合有效的对势,研究了高压条件下CaO的熔化曲线。研究表明,分子动力学模拟结果精确地再现了广泛压强范围内CaO的状态方程。研究中考虑了分子动力学模拟熔化存在的过热现象,通过晶体的现代熔化理论,对CaO的分子动力学模拟熔化温度进行了修正,获得了高温高压下CaO正确的熔化温度。因此,常压下引入壳层模型的分子动力学为研究物质熔化提供了一个很好的方法,这种方法可进一步推广到其它物质的高压熔化研究中。