氧化镉对CMAS系微晶玻璃结构与性能的影响

利用熔融法制备了CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃,探索氧化镉的不同添加量对玻璃析晶以及机械性能的影响。随着CdO的加入,微晶玻璃的密度不断增加达到2.94 g/cm^(3),而抗折强度、维氏硬度先增加后减小,当CdO的添加量为2.2 wt%时,抗折强度和维氏硬度达到最大值,分别为138 MPa和20.07 GPa。镉的浸出浓度最高为0.036 mg/L低于危险废物最高浸出浓度。结果表明,添加适量的CdO能够促进玻璃析晶并且提高微晶玻璃的机械性能,同时微晶玻璃也能够有效稳定有毒重金属。

基于传感器分选技术高效回收稀土铁工艺

随着高品位矿床的枯竭,采矿业面临着开采低品位矿床的挑战。矿状矿石分选可以减少磨矿成本,从而防止低品位废物处理昂贵费用,同时提高下游矿物材料质量。为提高白云鄂博稀土矿物元素的综合利用效率对原生稀土矿物进行了基于传感器技术分选试验研究。研究结果表明,在激发电压45 kV、激发电流40 mA、给矿频率30 Hz对、峰背比大于0.84、粒度范围35~75 mm、分离阈值0.55时,获得稀土品位为13.42%、回收率80.42%的稀土精矿产品,为下一步选冶提供了有利条件;富集稀土矿物经弱磁选获得铁品位为61.16%、回收率81.61%的铁精矿;一粗一精浮选稀土获得产率20.80%,品位69.62%、回收率70.57%的稀土精矿。从结果可以看出,X-BOS分选可以提高入选稀土矿物的品位,简化浮选流程,提高选厂的综合经济效益。该成果为提高白云鄂博稀土矿物高效利用提供了一种新的思路。

高附加值煤气化渣基材料开发研究进展

煤气化渣是煤气化过程中产生的废渣,年增长量在3 000万t以上,利用率仅为8%左右。目前对煤气化渣的处置以填埋为主。本文着眼于煤气化渣利用难的问题,在充分探讨煤气化渣物化特性的基础上,综述了利用煤气化渣开发高附加值材料的研究进展。从制备方法、机理、产品性能及应用等方面对煤气化渣开发吸附材料、陶瓷材料、胶凝材料、吸波材料展开了讨论,分析了目前煤气化渣开发材料过程中存在的问题及机遇。煤气化渣在开发材料过程中,要充分利用其在高温气化过程中形成的多孔、高活性的硅碳基体,在强化碳灰分离基础上进行组分转化与改性,注重有机-无机的协同利用和工艺技术的耦合,形成以规模化消纳-废渣液回收为基础,以开发区别于其他固废的材料为特色的整体利用技术方案。

拉曼Mapping研究霓石型稀土独居石矿物分布特征和取向相位

在地球科学等研究领域自动化分析,逐步取代了传统的光学观察法。然而,这些方法获得结果,过于依赖元素组成到矿物组成的转换。同时,也会破坏掉完整描述矿物材料来源和蚀变历史所需的重要信息。因此,利用合适的检测手段,对分析矿物成矿规律及成因具有重要现实性意义。研究利用拉曼Mapping、光学显微镜、自动矿物分析仪(TIMA)三种技术做对比。对具有代表性霓石型稀土矿物分布特征、化学成分、矿物结构及晶体取向等方面进行研究。通过TIMA与光学显微镜研究结果分析可知,独居石矿物多呈自形-半自形不等粒结构,粒度大小不均约为100~500μm之间,部分颗粒有被磷酸盐溶液交代痕迹,可初步判断独居石矿物经多期成矿;氟碳铈矿物呈细粒状分布较散以不规则颗粒包裹在其他矿物中,具有明显的早期成矿特征;易解石矿物以不规则团块状或放射状集合体,具有明显方向性与方解石形成时间一致。利用拉曼光谱技术在微区进行Mapping扫描,通过数据分析得到独居石矿物[PO4]3-的P—O对称伸缩模式(ν1)与P—O对称弯曲振动模式(ν2)所在峰位面积比值,得到独居石矿物不同生长取向相图。经与独居石矿物光镜特征相结合,进一步证明了浸染状霓石型铁稀土矿石中独居石矿物是多期成矿的事实,成矿期数最少为三期。该发现也为白云鄂博矿床多阶段成矿提供有力证据支撑。此外,该技术也可作为一种快速判断磷酸盐矿物不同生长取向的图像方法。该技术对于碳酸矿物、硫酸盐矿物也同样适用。由此可扩展到多种矿物类型,成为判断矿物多期成矿事实提供了重要依据。也为拉曼Mapping技术应用于复杂矿物的矿物学研究矿物的赋存特征奠定基础。

氧化锌对微晶玻璃结构与性能的影响以及重金属锌的固化机制

以分析纯试剂为原料模拟含锌冶炼渣,采用熔融法制备微晶玻璃,利用X射线衍射、扫描电子显微镜、拉曼光谱等表征方法,探究不同氧化锌掺杂量对微晶玻璃形成、晶化及理化性能的影响。结果表明,微晶玻璃的主要结晶相为堇青石相,少量氧化锌(低于0.5%,摩尔分数,下同)的加入能够增强玻璃形成能力。随着氧化锌含量逐渐增加(0.5%~20.0%),玻璃网络结构的完整性变差,玻璃的黏度降低,微晶玻璃的主要结晶相由堇青石转变为尖晶石,同时结晶度和晶粒尺寸增大,从而微晶玻璃的体积密度、硬度和耐酸碱性提高。微晶玻璃对重金属锌有较好的固化效果,因此锌浸出浓度远低于标准值,浸出率趋于稳定。本研究可为实现微晶玻璃固化重金属提供参考和借鉴。

利用二次谐波在体分析番茄中的番茄红素和β-胡萝卜素含量

番茄中含有番茄红素和β-胡萝卜素两种重要的营养成分。两种成分的主要拉曼光谱基团相同,利用基频很难在体将两种成分区分开。应用激发波长为514.5nm的激发光恰好处在番茄红素和β-胡萝卜素主要吸收带的半高宽范围内,因此能够发生共振拉曼效应。利用共振拉曼光谱技术,通过在体测量番茄中的番茄红素和β-胡萝卜素CC碳碳共轭双键伸缩振动的二次谐波,用软件获得每种成分光谱的积分强度而得到番茄红素和β-胡萝卜素的含量,为在体检测同种基团成分含量提供一种方法。

含稀土元素的矿渣纳米晶玻璃陶瓷的光谱学研究

利用白云鄂博矿资源废弃物中有价元素以共伴生形成存在的特点制备了高性能的矿渣纳米晶玻璃陶瓷。本文采用电感耦合等离子发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜（SEM）等测试方法对样品的成分和结构进行了深入分析。ICP和XRD、SEM实验结果表明,我们制备的玻璃陶瓷是主晶相为透辉石,晶粒尺寸在45～100nm范围含稀土元素的纳米晶玻璃陶瓷,SEM面扫所显示的元素与ICP成分分析结果较为一致。Raman分析表明,其非晶相主要由具有不同非桥氧键的硅氧四面体结构单元构成的三维网络结构,进一步分析发现稀土微量元素对网络结构有十分明显的影响。我们把矿渣纳米晶玻璃陶瓷与相似成分的玻璃陶瓷的拉曼光谱对比,发现矿渣纳米晶玻璃陶瓷的拉曼谱带普遍比玻璃陶瓷对应的拉曼谱带波数低。相似成分的玻璃陶瓷与矿渣纳米晶玻璃陶瓷的成分差别主要是稀土元素等微量元素。本文的研究方法为研究玻璃陶瓷的成分与结构、性能之间的关系提供了一种研究思路。

变温过程中二甲基亚砜与水之间氢键行为的拉曼光谱研究

测量了在降温过程中体积比为1∶1的二甲基亚砜(DMSO)水溶液的拉曼光谱,并对DMSO水溶液的拉曼光谱进行了归属。对实验数据进行分析发现:在降温过程中DMSO分子与水分子的分子间氢键、DMSO分子与DMSO分子和水分子与水分子间氢键的作用行为引起了DMSO的S-O双键和水分子的O—H键的拉曼谱带的变化。进一步分析表明:在27～-30℃降温过程DMSO与水之间氢键加强,-30～-60℃降温过程水与水之间氢键代替DMSO与水之间的氢键。这为丰富水溶液的氢键理论提供了实验依据。

二甲基亚砜防冻机理的拉曼光谱分析

采用拉曼光谱对不同体积比的二甲基亚砜(DMSO)水溶液进行测量,并利用Origin 7.5对水的光谱带进行分峰,求得拉曼光谱峰面积比值.应用混合模型对实验结果进行了分析,分析结果表明,防冻剂二甲基亚砜与水混合时,其S O基团与水分子的OH基团形成氢键(S O…H—O),有效地阻止了四面体结构冰的生成,并证实了二甲基亚砜与水的体积比为1∶1时,防冻效果最佳.

SPS中压力对PZT陶瓷准同型相界(MPB)的影响

采用放电等离子烧结的方法制备了准同型相界(Morphotropic Phase Boundary,MPB)组分的Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O_(3)压电陶瓷,研究了放电等离子的压力对材料中菱面体相和四方相比例的影响.研究结果表明:当在30 MPa下采用放电等离子烧结制备PZT压电陶瓷时,晶体结构处于菱面体相和四方相的混合状态,并且最接近于准同型相界(MPB),其自发极化达到:P s=75.265μC/cm^(-2),压电性能也是所有压力中最高的:d_(33)=136.9 pC/N.证明了压力对于晶体结构有一定的影响,可以调控处在准同型相界附近材料中的菱面体相和四方相的比例,进一步提升材料的性能.

省部共建国家重点实验室培育基地建设与创新型人才培养的探索

随着社会对高等教育培养人才要求的不断提高,以及就业形势的不断严峻,要求地方本科院校省部共建国家重点实验室培育基地在培养人才方面也不断创新,从而适应社会和国家发展的需要。本文从地方本科院校省部共建国家重点实验室培育基地的软硬件建设、开放性、产学研模式和评价机制等方面探索培养人才的模式。

CaF_2对CAMS系矿渣微晶玻璃析晶特性及抗腐蚀性能的影响

以白云鄂博二次选后尾矿、高炉渣和粉煤灰为主要原料,采用熔融法制得不同CaF_2含量的CaOAl_2O_3-MgO-SiO_2(CAMS)系微晶玻璃,利用DSC、XRD、SEM、EDS等测试手段,研究了CaF_2对微晶玻璃析晶行为、显微结构及抗盐酸腐蚀性能的影响。结果表明:氟化钙添加量由2%增加至8%(质量分数),基础玻璃的析晶温度降低,析晶活化能由416.28kJ/mol降为309.02kJ/mol,但微晶玻璃的主晶相仍为透辉石相。氟化钙的添加在一定程度上降低了微晶玻璃的抗盐酸腐蚀性能,当氟化钙添加量为2%时,微晶玻璃经盐酸溶液浸泡21d,腐蚀层厚度为240μm;随着CaF_2添加量继续增大,微晶玻璃抗盐酸腐蚀性能急剧下降,当氟化钙添加量为8%时,盐酸腐蚀21d后,腐蚀层厚度为743μm。

Fe_2O_3对CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2系微晶玻璃析晶及断裂特性的影响

采用熔融法,利用纯化学试剂制备了Ca O-Al2O3-Mg O-SiO_2(CAMS)系微晶玻璃,利用DTA、XRD、拉曼光谱仪等研究了Fe_2O_3对微晶玻璃析晶特性的影响规律,微晶玻璃的物化性能由抗折强度、杨氏模量、剪切模量、泊松比、维氏硬度等进行评价。结果表明,微晶玻璃的析晶特性随着Fe_2O_3含量的增加而增强,对应母体玻璃中首先出现富铁相,进而促进辉石主晶相的析出。微晶玻璃的断裂特性及裂纹扩展方式均随析晶度的提高得到明显改善。但过量的Fe_2O_3添加则对微晶玻璃的析晶特性无明显影响,反而降低了玻璃相的致密性。微晶玻璃的耐酸性、抗折强度、杨氏模量及剪切模量均呈现先增加后降低的趋势,微晶玻璃的Fe_2O_3含量为6.6wt%时综合性能最优。

CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃复合晶核剂的优化及其对结构与性能的影响

以化学纯试剂CaO、MgO、Al2O3和SiO2为主要原料,采用熔融法制备添加复合晶核剂Cr2O3、Fe2O3和CaF2的CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系微晶玻璃。采用正交试验的方法,确定复合晶核剂的相对最优配方。利用DTA、XRD、SEM和综合力学性能仪等手段,研究了复合晶核剂对该系微晶玻璃显微结构及性能的影响。结果表明,复合晶核剂的相对最优配方是Cr2O3、Fe2O3和CaF2的含量分别为0.5%、10%和8%,且复合晶核剂总含量的增加可以细化晶粒,随着晶粒细化,CMAS系微晶玻璃的维氏硬度增加。

温度对短链多烯生物分子β胡萝卜素拉曼光谱的影响

用Gobin Yvon hr800拉曼光谱仪及与之相连接的Linkam,Thms600加热装置,测量了含9个C-C共轭双键的β胡萝卜素分子在二甲基亚砜中在25～73℃范围内的拉曼光谱.结果表明,短链多烯生物分子β胡萝卜素在液体中有很大的拉曼散射截面[6.5×10-23cm2/(molecule·Sr)],除共振效应外,β胡萝卜素分子结构有序产生较强的弱阻尼C-C键相干振动,是获得大拉曼散射截面的重要因素.温度对多烯类链状线性分子结构有序性影响很大.温度升高,分子结构有序性下降,C-C键弱阻尼相干振动减弱,C-C键长变短,各C-C键键长略有不同,使拉曼散射截面减少,拉曼光谱谱线蓝移,振动频率成分增加使线宽增加.

微波法热处理制备CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃的研究

以二氧化硅,三氧化二铝,氧化钙和氧化镁为主要原料,分别采用微波辐射和传统电加热制备了一系列CaOMgO-Al_2O_3-SiO_2(CMAS)系微晶玻璃材料,对比两种方法的热处理制度对微晶玻璃结构与性能的影响,并进一步讨论了微波非热效应的影响。利用DTA、XRD、SEM和综合力学性能仪等手段,研究了两种对该系微晶玻璃显微结构及性能的影响。实验结果表明,两种方法制备的微晶玻璃主晶相均为辉石相,力学性能也基本相当。与传统热处理方法相比,微波法可在更短时间内制备出性能较好的微晶玻璃材料,微波非热效应有助于降低其晶化温度。

高压对β-胡萝卜素分子结构及π-电子离域影响的拉曼光谱研究

利用金刚石对顶砧在常压至12.85GPa条件下对β-胡萝卜素进行了原位高压拉曼光谱测量,讨论了β-胡萝卜素分子特征峰频率随压力的变化规律及其π-电子离域受压力的影响。实验结果表明,β-胡萝卜素的各特征峰均向高波数移动,其主要的三个特征峰的拉曼频率与压力的关系为:ν1(C-C)=4.74P+1 511.4,ν2(C—C)=2.55P+1 157.6和ν3(CH3)=2.25P+1 011.3,β-胡萝卜素的ν1+ν2和频峰在5.38GPa的压力条件下发生劈裂。对实验结果进一步分析发现随压力增大β-胡萝卜素分子的β环扭转变化使其π-电子离域程度变弱,导致β-胡萝卜素分子主链上的碳碳双键比碳碳单键更容易压缩。

三种二元水溶液体系中氢键对拉曼线宽的影响

采用显微共聚焦拉曼光谱对三种二元水溶液(乙腈/水、二甲基亚砜(DMSO)/水和丙酮/水)进行测量,得到含有氢键作用的水溶液体系拉曼频移和线宽随浓度的变化规律。应用混合模型和相互作用体系的线宽经验公式对实验结果进行了分析。结果表明,含有氢键作用的水溶液体系中,氢键作用越强线宽越大,并且线宽随单位浓度变化率大;同种氢键体系中,线宽不仅受浓度浮动的影响,氢键作用也是一个重要的影响因素,定量分析证明线宽与浓度、氢键作用关系很好地符合Ojha等提出的线宽公式。

外电场下的TCNQ电子转移过程研究

自制了紫外/拉曼两用的电化学薄层池。观测到了TCNQ在外电场作用下转变为TCNQ-而后又转变为TCNQ2-的紫外-可见吸收光谱变化的电子转移过程,并且当有氧气存在时,TCNQ2-又被氧化而形成DCTC-的过程。还观测到了TCNQ在外电场作用下转变为TCNQ-的傅里叶变换拉曼光谱发生频移的电子转移过程。

电荷转移络合物对β-胡萝卜素共振拉曼散射截面的影响

利用Vaspec-2048-2紫外光谱仪和Renishaw InVia型共聚焦拉曼光谱仪,测量了极性溶剂1,2-二氯乙烷碘溶液中的β-胡萝卜素的紫外-可见吸收光谱和拉曼光谱.结果表明,生成络合物的β-胡萝卜素在460 nm处的紫外-可见吸收峰消失,并在1000 nm处出现β-胡萝卜素与碘形成络合物的吸收峰,致使514.5 nm激光激发时观察不到络合物中C-C(C—C,C=C)键的共振拉曼光谱.而溶液中没有形成络合物的β-胡萝卜素的C-C键拉曼散射截面减小.其机理为:β-胡萝卜素和碘溶液不稳定,β-胡萝卜素分子结构有序性减弱,导致相干弱阻尼C-C键振动减弱,使得其拉曼散射截面减小.