尼日利亚锌尖晶石的宝石矿物学及包裹体特征研究

采用常规宝石学测试、电子探针、单晶X射线衍射和拉曼光谱等方法,深入分析了尼日利亚锌尖晶石的常规宝石学特征、化学成分、晶体结构以及包裹体特征。尼日利亚锌尖晶石呈完好的八面体晶形,强玻璃光泽、半透明,相对密度为4.48~4.61,折射率为1.792~1.794,紫外荧光灯下呈惰性。通过电子探针测试,计算其化学式为Zn_((0.87~0.92))Fe_((0.06~0.07))Al_((1.98~2.01))O_(4)。单晶X射线衍射揭示其为立方晶系、空间群Fd3m,晶胞参数a=8.089(2)A,四面体键长T—O=1.953(4)A,八面体键长M—O=1.9129(19)A。锌尖晶石的特征拉曼吸收峰位于418 cm^(-1)和659 cm^(-1),分别对应E_g模式、高频T_(2g(3))模式。包裹体研究显示锌尖晶石含有多种矿物包体,包括闪锌矿、钠长石、白云母、石英、绿柱石、锆石和硅铍石,结合前人研究认为尼日利亚锌尖晶石形成于富Li、Cs、Rb、Be和Ta等元素的花岗伟晶岩中。

锌尖晶石ZnM_2O_4(M=Cr，Mn，Fe)纳米晶的制备及其在可见光下对染料的光催化降解(英文)

采用无机盐溶胶-凝胶法,以硝酸锌、硝酸铁、硝酸铬、硝酸锰为原料,柠檬酸为络合剂.在空气气氛中,制得干凝胶经600℃热处理制备了系列锌尖晶石ZnM_2O_4(M=Cr,Mn,Fe)纳米粉体。用X射线衍射仪和透射电子显微镜分别对粉体的结构、形貌进行了分析和表征。结果表明:制备的ZnCr_2O_4,ZnMn_2O_4和ZnFe_2O_4粉体均为单一尖晶石晶体结构,呈不规则颗粒状,粒径为10～35nm。通过紫外-可见漫反射吸收光谱,得到吸收极限波长分别红移至400,600,680 nm,具有较好的可见光响应。在高压汞灯(λ>400 nm)和太阳光照射下,纳米ZnM_2O_4(M=Cr,Mn,Fe)粉体对甲基橙、酸性红B、活性艳红K-2G等有机模拟降解液的2h脱色降解率分别达到80%,57%和39%以上,表明锌尖晶石ZnM_2O_4(M=Cr,Mn,Fe)光催化剂具有良好的可见光催化活性,并随禁带宽度E_g的减小,催化活性增加。根据无机固体化学能带理论和晶体场理论,依据M—O电负性和d电子数量讨论了它们光催化活性的差别。

自组装法合成介孔铝酸锌尖晶石陶瓷纳米粉

采用硝酸铝和硝酸锌为无机原料,以嵌段聚合物P123为表面活性剂,自组装法合成了介孔结构的铝酸锌尖晶石纳米粉体。利用X射线衍射、透射电镜、氮气吸附-脱附比表面测定仪对铝酸锌样品进行表征,样品为单一尖晶石相,而且具有介孔结构,500℃焙烧的铝酸锌样品比表面积最大,比表面积为98.4m2·g-1。

自增韧锌尖晶石-透辉石微晶玻璃力学性能的研究

本文以SiO2、Al2O3、ZnO、CaO、MgO为主要原料制备锌尖晶石-透辉石体系微晶玻璃,利用自增韧技术提高了该体系微晶玻璃的力学性能。采用正交试验研究各热处理工艺参数对该体系微晶玻璃力学性能的影响,探究了微晶玻璃的晶相比例、微观形貌与其力学性能之间的关系。结果表明,提高透辉石相比例可显著提高微晶玻璃断裂韧性,但比例过高则会降低微晶玻璃抗弯强度,因此制备高韧性、高抗弯强度的微晶玻璃时需要柱状晶体交错和粒状晶体填充其间隙,起到协同强化的作用。基础玻璃经750℃保温2 h+810℃保温2 h+880℃保温2 h+950℃保温2 h后,微晶玻璃断裂韧性达5.1 MPa·m^(1/2),抗弯强度达255 MPa,维氏硬度为8.3 GPa。

伟晶岩绿柱石熔融包裹体电子探针成分分析及锌尖晶石的发现

运用电子探针测定了新疆可可托海及湖南幕阜山伟晶岩绿柱石中熔融包裹体子矿物成分 ,鉴定出绿柱石、锌尖晶石、云母、石英、磁铁矿等 10种矿物并组成不同矿物共生组合 .其中锌尖晶石在国内外属首次发现 ,它有 2种存在形式 .研究成果证明伟晶岩存在局部岩浆分异作用 ,岩浆具不混溶性和非均匀性 .此成果对岩浆岩、地幔岩及陨石研究均具有重要的实用意义 .

S Zorb吸附剂中锌铝尖晶石形成原因的研究

锌铝尖晶石的生成是导致S Zorb吸附剂活性下降和碎化的重要原因之一。采用XRD、原位XRD和27 Al MAS-NMR手段研究了S Zorb吸附剂中锌铝尖晶石形成的原因。结果表明,S Zorb吸附剂中不同的铝源与ZnO共存时形成锌铝尖晶石的倾向性有很大差异,含无定型Al2O3的铝源与ZnO更容易形成锌铝尖晶石。再生过程中焙烧温度的控制对锌铝尖晶石的形成也有重要的影响,随再生温度的提高,锌铝尖晶石的生成速率加快。

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结

热力学计算表明:在Al2O3SiO2ZnO三元体系中,硅酸锌(Zn2SiO4)和锌铝尖晶石(ZnAl2O4)生成Gibbs自由能在温度为1326.85℃以下是负值,莫来石(3Al2O3·2SiO2)的Gibbs生成自由能在温度为426.85℃以上是负值。系统中Al2O3富存的条件下,Al2O3可与Zn2SiO4反应生成锌铝尖晶石。以ZnO,SiO2,Al(OH)3为原料,通过固相反应合成刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料。研究烧结温度和气氛对刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结性能的影响。用X射线衍射分析复相材料中的物相成分。用扫描电子显微镜观察复相材料的显微结构。结果发现:Al2O3SiO2ZnO三元体系在所选择的配料点,1300℃及1600℃时均能生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石3种物相,不会出现低熔点的硅酸盐相,这明显区别于Al2O3MgOSiO2三元体系,该体系在1500℃左右会出现低熔点相。试样在900℃烧成后出现锌铝尖晶石相。随着温度升高,试样的致密化过程加快,部分抵消了1300℃左右莫来石形成所产生的体积膨胀。当烧结温度高于1300℃时,试样的致密化过程大大加快。还原性气氛不利于刚玉莫来石锌铝尖晶石复相材料的合成与烧结。

固相反应法合成锌铝尖晶石

以ZnO、Al(OH)3为原料,采用固相反应法合成了锌铝尖晶石粉体,研究了固相反应温度、保温时间对粉体的相组成和显微结构的影响。并运用热分析、X射线衍射以及扫描电子显微镜等分析测试方法对制备的锌铝尖晶石粉体进行了表征。热分析显示,Al(OH)3的分解是分两步完成的;当固相反应温度为800℃时,开始有锌铝尖晶石生成;适当延长保温时间有助于锌铝尖晶石生成。固相反应法合成锌铝尖晶石的最佳工艺条件为1400℃×3 h。合成的锌铝尖晶石粉体晶形发育完整,平均粒径为15μm左右。

锌铝尖晶石的研制

在不同的ＺｎＯ／Ａｌ２Ｏ３配比条件下，于１６００℃左右合成了锌铝尖晶石及含锌铝尖晶石的陶瓷材料．在１２００～１３００℃的温度下，测定了不同陶瓷材料与铜液之间的接触角，结果表明ＺｎＯ的加入可以改善铜液对Ａｌ２Ｏ３的浸润性．

降低催化裂化汽油硫含量助剂的研究——锌铝尖晶石的合成及其裂化脱硫性能

考察了不同方法及不同原料制备的锌铝尖晶石作为降低催化裂化汽油硫含量助剂的裂化脱硫性能。结果表明 ,采用胶溶法制备的锌铝尖晶石具有较高的结晶度和较好的裂化脱硫活性 ;在硝酸锌、氯化锌和碱式碳酸锌这几种原料中 ,用碱式碳酸锌制备的锌铝尖晶石的裂化脱硫性能最好 ;在锌铝尖晶石的合成过程中加入少量的RE2 O3 ,可以提高其比表面稳定性 ,进而提高其裂化脱硫性能。评价结果表明 ,在老化的工业催化剂中加入 10 %的锌铝尖晶石助剂 ,可使催化裂化汽油的硫含量降低 30 %以上。

Al(OH)_3和ZnO合成锌铝尖晶石反应动力学的研究

采用TG—DSC和XRD等手段研究了锌铝尖晶石固相反应机理及固相反应动力学参数。结果发现:采用Al(OH)3和ZnO为原料合成锌铝尖晶石时,锌铝尖晶石固相反应的放热过程紧随着Al(OH)3的吸热过程,放热曲线与吸热曲线部分重叠,两者间没有明显的界线;锌铝尖晶石的固相反应机理函数符合Cater方程,即反应机理函数中应考虑体积效应,经过计算得到锌铝尖晶石的体积膨胀约为15％;通过Cater方程推导的反应活化能约为64.39 kJ/mol,而采用基于Ozawa方程的等转化率法得到反应活化能约为63.48 kJ/mol,两者十分接近。

刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料合成的热力学研究

热力学计算表明 ,在Al2 O3-SiO2 -ZnO三元系中 ,硅酸锌 (Zn2 SiO4 )和锌铝尖晶石 (ZnAl2 O4 )的吉布斯生成自由能在温度为 16 0 0K以下为负值 ,莫来石 (3Al2 O3·2SiO2 )的吉布斯生成自由能则在温度为 70 0K以上时为负值 ;在系统中Al2 O3富存的条件下 ,Al2 O3可与Zn2 SiO4 反应生成锌铝尖晶石。X射线衍射 (XRD)分析及扫描电子显微镜 (SEM)观察证实 ,通过一定的组成控制和工艺条件 ,能够合成出不含硅酸锌相的刚玉 -莫来石 -锌铝尖晶石复相材料。

原位反应烧结制备莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷研究

以天然高岭土以及活性氧化铝、氧化锌为原料,通过添加天然长石,以石墨为造孔剂,原位反应烧结制备了莫来石-锌铝尖晶石多孔陶瓷。采用XRD、SEM、EDS能谱分析分别确定了试样的物相组成、显微结构与微区化学组成。采用阿基米德排水法与抗压强度测定法测定了试样的孔隙率与抗压强度。结果表明：当原位合成温度为1450~1500℃范围时,试样的物相组成为莫来石与锌铝尖晶石,莫来石呈针状晶须,锌铝尖晶石晶形发育良好,材料的抗压强度增加迅速,为最合适的原位合成温度。长石的加入促进了针状莫来石的形成,促进了材料的烧结,提高了多孔陶瓷的强度。

Al_2O_3原料种类对固相反应法合成锌铝尖晶石的影响

采用固相反应法,合成了锌铝尖晶石粉体。运用热分析、XRD、SEM分析等方法,研究了Al2O3原料种类对合成锌铝尖晶石的影响。研究表明:原料种类对合成反应开始温度有直接影响,以Al(OH)3作为Al2O3的原料与以非活性Al2O3作原料相比,生成锌铝尖晶石的开始反应温度降低近400℃;XRD和SEM分析表明,以Al(OH)3作为Al2O3的原料,锌铝尖晶石的开始生成温度为800℃,随合成反应温度升高,锌铝尖晶石的生成量显著增加;以ZnO、Al(OH)3为原料合成锌铝尖晶石的最佳合成温度为1200℃,保温时间为3h,合成得到的锌铝尖晶石呈立方晶粒,晶形发育完整,平均粒径为15μm。

Sol-Gel法合成锌铝尖晶石的影响因素研究

以Zn（NO3）2·6H2O,Al（NO3）3·9H2O为原料,柠檬酸为络合剂,采用sol-gel法制备了尖晶石型Zn Al2O4粉体。得到干凝胶后在不同温度下（600~800℃）进行热处理。探究p H值对凝胶的影响以及煅烧温度对粉体相组成和显微结构的影响。用热分析,X射线衍射分析（XRD）,扫描电镜（SEM）等手段对制备的锌铝尖晶石粉体进行了表征。结果表明：当煅烧温度为600℃时,Zn Al2O4开始生成,随着煅烧温度的提高,Zn Al2O4晶粒逐渐长大、发育完整,其他物相含量减少,粉体趋于单一尖晶石晶体结构;随着溶液p H值的增加,Zn O含量增加,Zn Al2O4含量减少,当p H值为3时,得到纯度较高的Zn Al2O4粉体。

合成致密刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的工艺研究

研究了合成致密刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的工艺条件.通过XRD和SEM分析了煅烧温度与生成物相的关系,采用二步煅烧工艺研究了轻烧温度及轻烧时间对刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的烧结性能的影响.结果发现:采用ZnO、SiO2、Al(OH)3为原料,1300℃时,系统中能够生成刚玉、莫来石、锌铝尖晶石.在轻烧温度为1300℃时,最佳的保温时间为3h,此时显气孔率达到最小,体积密度相应最大.进一步提高轻烧温度到1400℃时,有利于刚玉-莫来石-锌铝尖晶石复相材料的烧结,在此轻烧温度下,最佳的保温度为2h,此时试样的显气孔率达到最大,体积密度相应最小.

锌铬尖晶石水热合成及形成机理研究

采用水热法制备了纳米ZnCr2O4晶粒。采用X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和红外光谱仪(IR)研究了晶粒的物相演化规律。结果表明,在180℃温度下可制备2 nm的ZnCr2O4晶粒。ZnCr2O4晶粒的形成遵循溶解-结晶机制,铬的三聚体和含有羟基的四配位锌的聚集体形成与Al13结构相同的ZnCr12,这些ZnCr12晶核经过进一步缩聚反应形成ZnCr2O4晶粒。

高温改性锌铁尖晶石的晶体化学与磁性研究

尖晶石型矿物因其阳离子在氧四面体和氧八面体中所占比例的不同而分为正尖晶石、反尖晶石和过渡的无序结构尖晶石。本文以微米级锌铁正尖晶石(Zn Fe2O4)为初始研究对象,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线吸收精细结构谱(XAFS)、差热-热重分析(DTA-TGA)、磁性测试(M-H、ZFC-FC)等矿物学、热学和磁学测试手段综合分析了温度对其阳离子配位的影响。结果显示,随着温度的升高,原正尖晶石结构中四面体的ZnⅡ会逐渐与八面体中的FeⅢ发生交换,910℃左右时阳离子的交换速率出现最大值,并在1 200℃加热24 h后达到热动力学平衡,此时晶胞参数a从8.440 7减小到了8.437 2;同时尼尔温度(TN)由13 K升到了27 K,反映了由反铁磁性向亚铁磁性过渡的磁结构变化。本文研究认为,由粒径不同带来的体系能量的差异是造成微米级Zn Fe2O4在高温下阳离子交换行为与纳米级颗粒截然相反的根本原因。

不同碳源对纳米锌铝尖晶石合成及颗粒粒径的影响

以硝酸铝、硝酸锌和柠檬酸为原料,以炭黑和酚醛树脂为碳源,采用溶胶-凝胶法制备了纳米锌铝尖晶石粉体,研究了高温还原气氛下不同碳源对纳米锌铝尖晶石合成及颗粒粒径的影响,并以高温氧化气氛热处理、无碳引入的试样作对比。研究表明:在还原气氛下,引入碳源的试样在600℃热处理后,锌铝尖晶石峰不明显,主要是因为碳起空间位阻作用,阻碍了离子传质;800℃热处理后可合成锌铝尖晶石,且纳米颗粒尺寸较小(20~30nm);热处理温度升高至1 000℃时,纳米锌铝尖晶石颗粒尺寸变化不大,碳的空间位阻作用抑制了颗粒长大和烧结。与炭黑相比,酚醛树脂抑制锌铝尖晶石颗粒长大的效果更好,可能因为树脂碳化后呈玻璃态,空间阻隔作用更强。但热处理温度不低于1 200℃时,纳米锌铝尖晶石易被CO或C还原,锌以Zn(g)的形式逸出,只有α-Al2O3相。然而,在空气气氛下,600℃热处理后即可合成纳米锌铝尖晶石,但热处理温度从600℃升至800℃时,锌铝尖晶石颗粒长大较明显,颗粒尺寸从27.5nm增至54.6nm,并呈烧结状。