納米二氧化硅、硅酸鹽晶體和玻璃的微結(jié)構(gòu)及其譜學表征.pdf

1、本文采用拉曼光譜和紅外光譜測定了球磨制備的納米SiO2和氣相制備的納米SiO2的光譜，分析了它們之間的結(jié)構(gòu)區(qū)別，并觀察了它們的晶化過程。通過高溫原位拉曼光譜測定了CaSiO3和ZrSiO4晶體由常溫到高溫的變溫拉曼光譜，分析了變溫過程中其結(jié)構(gòu)的變化，還用高分辨透射電鏡觀察了硅酸鹽玻璃的微觀結(jié)構(gòu)。通過這些實驗結(jié)果的分析，探討了二氧化硅由體材料到納米結(jié)構(gòu)和硅酸鹽晶態(tài)到高溫態(tài)結(jié)構(gòu)的變化以及硅酸鹽玻璃態(tài)的結(jié)構(gòu)。 對納米SiO2的結(jié)構(gòu)研究

2、發(fā)現(xiàn)，球磨制備的納米SiO4顆粒的內(nèi)部和外部表面結(jié)構(gòu)是完全不同的，內(nèi)部結(jié)構(gòu)中原子排列較為有序，而外部表面結(jié)構(gòu)較為無序。對氣相制備納米SiO2的結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，該納米顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部結(jié)構(gòu)的原子排列都無序。對這兩種納米SiO2高溫晶化處理時，球磨制備的納米SiO2以晶粒內(nèi)部的有序結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)長大有序，晶化過程較容易。而氣相法制備的納米SiO2中，晶粒內(nèi)外層結(jié)構(gòu)都較為無序，無有序結(jié)構(gòu)作為晶化基礎(chǔ)，因此晶化過程比較困難，晶化時需要更高的溫度和時

3、間。 對CaSiO3晶體的變溫拉曼光譜的研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，各振動模向低波數(shù)紅移，譜峰寬化，鏈狀結(jié)構(gòu)的CaSiO3在高溫下轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)狀結(jié)構(gòu)，在熔態(tài)下存在多種硅氧四面體結(jié)構(gòu)。應用Materials Studio3.1軟件中的密度泛函理論對ZrSiO4晶體結(jié)構(gòu)單元的簡振振動模式進行了模擬計算，并解釋了各振動模的歸屬，有助于對其實測譜峰的分析。高溫原位拉曼光譜分析顯示，ZrSiO4晶體在升溫過程中各振動模紅移，譜峰明顯展寬且相對強度