不同镁硅摩尔比下水化硅酸镁凝胶的微观结构

利用X射线衍射技术(XRD)和^(29)Si固体核磁共振(^(29)SiSSNMR)技术,对不同镁硅摩尔比下氧化镁/硅灰(MgO/SF)试样的水化产物进行了微观结构和形成机理研究.结果表明:生成的水化硅酸镁凝胶(M⁃S⁃H)聚合度较高,结构复杂,M⁃S⁃H的形成离不开氢氧化镁(MH)的形成和解离,二者在Mg^(2+)的争夺方面存在竞争关系;MgO/SF试样水化反应早期主要生成MH,后期主要生成M⁃S⁃H凝胶,龄期的延长有助于M⁃S⁃H的聚合,长龄期养护有利于Q^(1)向Q^(2)、Q^(2)向Q^(3)的转化;富镁条件促进了M⁃S⁃H的生成,长龄期下Mg^(2+)起拆网作用,支链硅氧四面体含量增多;贫镁条件下试样中剩余大量SF未参与反应,长龄期下Mg^(2+)起补网作用,用于构建层状硅酸盐骨架;M⁃S⁃H凝胶是以层状硅氧四面体为主体、包含端链和支链硅氧四面体的复杂非晶相无序结构.

镁含量对光伏废硅粉基硅化镁陶瓷的结构及其热电性能影响

硅化镁由于其组成元素丰度高以及优异的热电性能而被认为是最有前景的中温区热电材料之一.本项工作报道了直接利用光伏废硅粉作为硅源,采用高能球磨和放电等离子体烧结法制备了不同镁含量(镁硅摩尔比为1.9∶1、2∶1和2.1∶1)的硅化镁热电材料,并对材料进行了物相、结构和热电性能分析.研究结果表明:在300~780 K内,不同镁含量的硅化镁陶瓷材料电导率呈现先降低再升高的变化趋势,而Seebeck系数的变化较为平稳,镁硅摩尔比为2∶1的硅化镁陶瓷具有最高的功率因数,其值在800 K下可以达到82μW m^-(1)K^-(2).此外,不同Mg含量对硅化镁陶瓷的热导率的影响十分显著,随着Mg含量的增加,材料的热导率显著降低,在800 K下降低至1.01 W m^-(1)K^-(1).当镁硅摩尔比为2.1∶1时,硅化镁陶瓷在800 K下呈现出最高的ZT值~0.063.本工作表明过量的Mg有助于改善硅化镁的热电性能,同时以光伏废硅粉为原料制备硅化镁热电陶瓷是可行的,同时能够达到二次利用光伏废硅粉产生高附加价值的目的,对环境保护和资源再利用有一定重要意义.

SiO_2/MgO摩尔比对MgO–Al_2O_3–SiO_2微晶玻璃析晶和晶相转变的影响

采用熔融法制备了MgO–Al_2O_3–SiO_2(MAS)微晶玻璃,研究了SiO_2/MgO摩尔比对MAS微晶玻璃析晶和晶相转变的影响。结果表明:微晶玻璃初晶相为亚稳Mg_(0.6)Al_(1.2)Si_(1.8)O_6相,终晶相为堇青石相,随晶化温度升高,Mg_(0.6)Al_(1.2)Si_(1.8)O_6向堇青石相转变。SiO_2/MgO摩尔比对微晶玻璃析晶过程影响显著,随SiO_2/MgO摩尔比从2.5增加至3.6,晶相转变开始温度从1 000℃升高到1 150℃,晶相转变结束温度从1 050℃升高到1 180℃,Mg_(0.6)Al_(1.2)Si_(1.8)O_6相热稳定性提高,堇青石相析晶难度增大,晶相转变过程变慢。当SiO_2/MgO摩尔比为3.6时,1 080℃晶化后的微晶玻璃Vickers硬度达到最大10.4 GPa。