无水五硼酸钾晶体高温性质振动光谱的研究
名义上无水矿物中_水_的原位变温红外光谱研究_杨燕
名义上无水矿物中“水”的原位变温红外光谱研究＊杨燕 夏群科＊＊ 冯敏Y A N GY a n,X I AQ u n K e＊＊a n d F E N GM i n中国科技大学地球和空间科学学院,中国科学院壳幔物质与环境重点实验室,合肥 230026C A SK e y L a b o r a t o r y o f C r u s t-M a n t l e M a t e r i a l s a n d E n v i r o n m e n t s,S c h o o l o f E a r t h a n dS p a c e S c i e n c e s,U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y o f C h i n a,H e f e i230026,C h i n a2010-09-08收稿,2010-11-10改回.Y a n g Y,X i aQ Ka n dF e n g M.2011.I ns i t uF T I Ri n v e s t i g a t i o n s o nn o mi n a l l ya n h y d r o u s mi n e r a l s a t v a r y i n gt e m p e r a t u r e s.A c t aP e t r o l o g i c a S i n i c a,27(2):566-578A b s t r a c t T h e k n o w l e d g e o f O H i n c o r p o r a t e di nn o m i n a l l y a n h y d r o u s m i n e r a l s(N A M s)i s c r u c i a l f o r u n d e r s t a n d i n gt h e c h e m i c a la n d p h y s i c a l p r o p e r t i e s o f t h e E a r t h's i n t e r i o r.I n f r a r e dS p e c t r o m e t r y(I R)i s a p o w e r f u l t o o l t o d e t e c t t r a c e a m o u n t o f w a t e r i n N A M sb ec a u s e o f i t s h i g h s e n s i t i v i t y,s o i t i s w ide l yu s e di ni n v e s t i g a t i n gt h e s p e c i e s,c o n c e n t r a t i o n a n ds i t e i nc r y s t a l s of w a t e r i nN A M s.Wi t h t h e i m p r o v e m e n t o f i n s t r u m e n t s a n d a n a l y t i c a l t e c h n i q u e s,m o r e a c c e s s o r i e s a t t a c h e d w i t h F o u r i e r T r a n s f o r mI n f r a r e d s p e c t r o s c o p y (F T I R)a r e a p p l i e d.I ns i t uF T I R a n a l y s i sa t v a r y i n gt e m p e r a t u r e sc a nb eu s e dt oo b t a i nt h es p e c t r au n d e r d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s t i m e l y,s o i t i s w i d e l y u t i l i z e d i n s t u d y i n g b e h a v i o r o f O Ha n d H2O i nh y d r o u s m i n e r a l s a n d g l a s s e s.E x a m i n i n gt h e v a r i a t i o n o f s u c h s p e c t r a p a r a m e t e r s a s b a n dp o s i t i o n,b a n ds h a p e a n db a n d n u m b e r w i t h t e m p e r a t u r e c a nb e u s e d t o s t u d y t h e d e h y d r a t i o nm e c h a n i s m sa n d d i f f u s i v i t y o f h y d r o u s m i n e r a l s a n d g l a s s e s.M o r e o v e r,t e m p e r a t u r e d e p e n d e n c e o f I Rab s o r p t i o nc o e f f i c i e n t O Ha nd H2Oi n g l a s s e s f o u n db y t h i s t e c h n i q u e c a l l u p o n t h e c o r r e c t i o n o f t e m p e r a t u r e-d e p e n d e n t a b s o r p t i o n c o e f f i c i e n t s.A l t h o u g h i n s i t uv a r y i n g t e m p e r a t u r eF T I Rt e c h n i q u e i s w i d e l y u s e di ni n v e s t i g a t i n g O Ha n d H2Oi nh y d r o u s m i n e r a l s a n d g l a s s e s,t h e a p p l i c a t i o n f o r N A M s i s s t i l l s c a r c e.T h e h y d r o u s c o m p o n e n t s i nm i n e r a l sa r ea c t i v ea n dm o b i l e,t h es p e c i a t i o na n ds i t e so f h y d r o u sc o m p o n e n t su n d e r t e m p e r a t u r e so f g e o l o g i c i n t e r e s t m a y b e n o t t h e s a m e a s t h o s e a t r o o mt e m p e r a t u r e.S o i t i s i n d i s p e n s a b l e t o o b t a i n t h e s p e c t r a o f w a t e r i n N A M s u n d e r d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e st i m e l y.T h ee a r l i e r w o r ku s i n gt h i st e c h n i q u ef o r N A M ss i m p l ye x a m i n e d t h ec h a n g eo ft h es p e c t r aw i t h t e m p e r a t u r e a n di d e n t i f i e dHs p e c i e s.N o w,i n s p i r e db y t h e r e l e v a n t w o r ko f h y d r o u s m i n e r a l s a n dg l a s s e s,i n s i t uv a r y i n g t e m p e r a t u r e F T I R t e c h n i q u ei s a l s ou t i l i z e di ni n v e s t i g a t i n gd e h y d r a t i o nm e c h a n i s m s a n dd i f f u s i v i t yo f w a t e r i nN A M s.M o r e o v e r,u s i n gi ns i t u v a r y i n g t e m p e r a t u r e F T I Rt e c h n i q u e,t e m p e r a t u r e d e p e n d e n c e o f i n t e g r a l a b s o r p t i o n c o e f f i c i e n t s o f O H i n N A M s c a n b e s t u d i e d t h r o u g h o b s e r v a t i o no f I R i n t e g r a l a b s o r b a n c e so f O H a t d i f f e r e n t t e m p e r a t u r e s.O nt h eo t h e rh a n d,b ya n a l y z i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n c h e m i c a l c o m p o s i t i o n a n d a l t i t u d e o f t h e c h a n g e o f b a n d f r e q u e n c y w i t h t e m p e r a t u r e,t h e i n f o r m a t i o na b o u t O Hi n c o r p o r a t i o n m e c h a n i s m i n N A M s c a nb e e x p l o r e du s i n g i ns i t u v a r y i n g t e m p e r a t u r e F T I Rt e c h n i q u e.A l t h o u g h s o m e w o r kh a s b e e n c a r r i e do u t i n r e c e n t y e a r s a n d h a s o b t a i n e ds o m e n e wa c h i e v e m e n t s,t h e r e s e a r c ha b o u t O Hi nN A M s u s i n g i n s i t uv a r y i n g t e m p e r a t u r e F T I Rt e c h n i q u e i s s t i l l i n p r e l i m i n a r y s t a g e.F u r t h e r s t u d i e s i nN A M s b yt h i s t e c h n i q u ew i l l b ef o c u s e do nt h ef o l l o w i n g s:(1)q u a n t i f y i n gt h et e m p e r a t u r e-d e p e n d e n c e o f O H I R a b s o r p t i o nc o e f f i c i e n t;(2)e x p a n d i n g t h e s t u d y o f d e h y d r a t i o nm e c h a n i s m a n dk i n e t i c s;(3)e x p l o r i n g t h e O H i n c o r p o r a t i o n m e c h a n i s m.K e yw o r d s I n s i t uF T I R;V a r y i n g t e m p e r a t u r e s;O H;N A M s摘 要 名义上无水矿物(n o m i n a l l y a n h y d r o u s m i n e r a l s,简称N A M s,如橄榄石、辉石、石榴石、长石等)中以缺陷形式存在的结构水的重要性已经被地球科学界广泛认同,并得到了越来越多的关注。
无机非线光学晶体性
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KTP晶体的特性
◆
磷酸氧钛钾（KTiOPO4，简称KTP）有着优良的非线性光学性能 及电光性能。作为单晶，KTP有着优异的机械性能、化学稳定性和 高的抗光损伤阈值。目前，KTP已作为一种商业化的晶体广泛应用 于中小功率固体激光器的倍频（SHG）、和（差）频、光参量振荡 （OPO）和放大（OPA）等。KTP同样也是优良的电光晶体候选者， 在激光的调制等方面有着广泛应用前景。 本实验采用顶部籽晶熔剂 法生长了纯的以及不同掺杂的KTP晶体，用特殊工艺处理技术将普 通熔剂法KTP的电导率降低了三个数量级，达到了10-10（Ωcm）1，解决了普通熔剂法KTP晶体由于离子电导率太大而无法用于电 光应用领域的困难；对KTP晶体的生长条件、掺杂元素以及退火工 艺等进行了研究，通过优化生长工艺技术参数，突破了工艺技术生 长难关，得到了高光学均匀性、具有大Z切面的KTP单晶。 将KTP 晶体加工后测试了它们的晶胞参数、透过率、光损伤阈值、掺杂元 素分凝系数等，结果表明，经过掺杂的KTP晶体晶胞参数、透过率 等基本没有变化，光学均匀性稍有下降，而激光损伤阈值却提高了 3倍。
◆ 5.用于制作压电换能器等
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DKDP晶体
4
DKDP晶体简介
DKDP晶体为为KDP的同位素化合物，有两种晶型：
A、四方相，对称性属于KDP型，其光学性能优良，半波电压低，线性 电光系数大，透光波段宽，光学均匀性优良，并能生长大尺寸晶体。 因此，自20世纪60年代至今，DKDP晶体一直是一种最常用的电光 晶体材料，也是现代高功率激光核聚变装置中所使用的高能量负载 倍频材料。
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KTP晶体合成方法1
◆ 目前生长KTP 晶体的方法有两种[2-3, 8] . 水热 法生长的KTP晶体要在1600个大气压、600℃的高压釜中进行. 由 于生长条件苛刻、高压釜内径不能作得很大(目前只到3英寸)、生成 态KTP晶体中还包含籽晶. 所以水热法生长的晶体尺寸小、可利用 率低、产品成本高, 尽管水热法生长的KTP晶体质量好、激光损伤 阈值高( GW/cm2级)、电导率低, 但因为考虑到长出的晶体中并 不是所有的部位光学质量都能满足应用要求, 所以水热法生长的 KTP 晶体的应用在很大程度上受到尺寸不够大的限制, 生产成本高, 在中小功率激光倍频领域, 竞争不过熔盐法生长的KTP晶体产品.
几种常见矿物与硼作用的红外光谱特性研究
几种常见矿物与硼作用的红外光谱特性研究程东升;朱端卫;刘武定【期刊名称】《土壤学报》【年(卷),期】2002(039)005【摘要】对几种常见矿物及其与硼反应的红外光谱比较发现,硼在供试矿物上解吸的图谱更接近硼在矿物上吸附的图谱,而与无硼矿物图谱相差较大,故硼在几种常见矿物上都表现出不同程度的滞后性.针铁矿吸附硼后,在1 400～1 440 cm-1 和 1 000～1 200 cm-1范围处谱峰有不同程度的增强;水锰矿、三羟铝石和Ca-蒙脱石吸附硼后,此处谱峰却减弱,而在3 000～3600 cm-1处的谱峰,也随硼的吸附而明显减弱;Ca-蒙脱、三羟铝石吸附硼后,其图谱在1 400～1 440 cm-1和1 620～1 670 cm-1处的谱峰变化相似;水锰矿吸附硼的图谱在1 000 cm-1和1 400～1 440 cm-1处与三羟铝石吸附硼的图谱也有相似之处.【总页数】8页(P671-678)【作者】程东升;朱端卫;刘武定【作者单位】华中农业大学资源环境和农业化学系,武汉,430070;华中农业大学资源环境和农业化学系,武汉,430070;华中农业大学资源环境和农业化学系,武汉,430070【正文语种】中文【中图分类】S153.6+1【相关文献】1.几种常见的混凝土矿物外加剂作用机理及其关键技术 [J], 陈贯卓2.红外光谱法研究几种类型的沸石分子筛对于2，6-二甲基吡啶的吸附特性 [J], 董玉林3.四苯硼钠溶液中含钾矿物非交换态钾的释放特性研究 [J], 沈钦华;王火焰;周健民;刘宏鸽;宋志海4.矿物流场冲击与极性吸附作用产物的红外光谱研究 [J], 董发勤;宋功宝;万朴;彭同江;李平;李国武;冯启明5.土壤硼不同化学库特性研究Ⅱ．钙在土壤硼转化过程中的作用初探 [J], 朱端卫;皮美美;刘武定因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
NaB5O8·4H2O的热分解过程研究
硼酸（Ｈ３ＢＯ３）、硼砂 （Ｎａ２Ｂ４Ｏ７·１０Ｈ２Ｏ）、无水乙醇、二 次
蒸馏水。以上试剂均是 Ａ．Ｒ分析纯。
１．２ 仪器设备
仪器：恒温磁力搅拌 器 （金 坛 市 城 东 新 瑞 仪 器 厂 ）、电 子 天 平（ＦＡ２００４Ｂ，上海佑科仪表有限公司）、箱式电阻炉控制箱（ＳＸ －４－１０型，天津市泰斯特仪器有限公司）、循环水式多用真空 泵（ＳＨＤ－Ⅲ，郑州博科仪器设备有限公司 ）、电热鼓风干燥箱 （１０１－Ａ型、１０１－３ＡＢ型，天津市泰斯特仪器有限公司）、傅立 叶 红 外 光 谱 仪 （ＢＲＵＫＥＲ ＶＥＲＴＥＸ，波 速 范 围 ７００ｃｍ－１ ～ ４０００ｃｍ－１，溴化钾压片，德国布鲁克分析仪器公司）、Ｘ－ｒａｙ粉 末衍射仪（ＲｉｇａｋｕＵｌｔｉｍａＩＶ，铜靶，日本株式会社）、综合热分析 仪（ＺＨ１４５０，空气气氛，升温速率 １０℃ ／ｍｉｎ，保温时间 １５ｍｉｎ，温 度范围 ２５～８００℃，上海盈诺精密仪器有限公司）。
第 ８期
李志祥，等：ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ的热分解过程研究
பைடு நூலகம்
·３５·
ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ的热分解过程研究
李志祥，屈少康，张红燕，黄宏升，冯晓琴
（贵州理工学院 化学工程学院，贵州 贵阳 ５５０００３）
摘要：采用溶液法制备了 ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ，利用 ＸＲＤ和 ＦＴ－ＩＲ等对产品进行表征，结合 ＴＧ－ＤＴＡ热重分析法对 ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ的热分 解进行分析。为进一步确认 ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ在热降解过程中失去的为结晶水，而未破坏 ＮａＢ５Ｏ８ 的化学结构，根据 ＴＧ失重的温度，将 ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ置于相应温度的马弗炉中进行焙烧，并用 ＸＲＤ和 ＦＴ－ＩＲ对将焙烧产物的结构进行物相表征，并最终得到 ＮａＢ５Ｏ８· ４Ｈ２Ｏ的热分解过程。结果表明，ＮａＢ５Ｏ８·４Ｈ２Ｏ热分解过程大致分为三个阶段：第一阶段硼酸钠失去两个结晶水，第二阶段硼酸钠失去 一个结晶水，第三阶段硼酸钠失去一个结晶水形成无水硼酸钠。 关键词：溶液法；硼酸盐；热分解 中图分类号：Ｏ６１１．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０８－００３５－０３
高温拉曼散射用于研究β-BBO和KLN晶体相变
高温拉曼散射用于研究β-BBO和KLN晶体相变余昺鲲;于天燕;蒋国昌;尤静林;仲维卓【期刊名称】《人工晶体学报》【年(卷),期】2000(0)S1【摘要】High temperature Raman spectra was recorded in this paper.The phase transition of β BaB 2O 4(BBO),a widely used crystal and potassium lithium niobate (KLN)crystal,a newly crystal was studied by the Raman spectra.The phase transition temperature of BBO from β BaB 2O 4 to α BaB 2O 4 was confirmed to be about 927℃ and 500℃ of KLN from ferro electric phase to para electric phase.It was observed that the change of the distribution of Ba 2+ and the change of the structure of [B 3O 6] 3- rings were important symbols of the phase transition of BBO.The finger peak (629cm -1 )belonged to [B 3O 6] 3- rings still existed when the temperature was up to 1400K.This indicated that the basic growing unit of BBO was[B 3O 6] 3- rings not atoms.The phase transition of KLN was mainly due to the position shifting of all the particles at the transition point.The movement of Li + ions had great influence on the vibration modes in the crystal. The relation between the phase transition and the efficiency of frequency doubling was also studied.It was often observed that when the power of the incident light was increased to a certain degree,the conversion efficiency was no longer increased.This mainlybecause the phase transition temperature of the crystal was lower and phase transition occurred in the crystal.【总页数】1页(P48-48)【关键词】high temperature Raman spectra;phase transition;BBO crystal;KLN crystal【作者】余昺鲲;于天燕;蒋国昌;尤静林;仲维卓【作者单位】上海大学物理系;中国科学院上海硅酸盐研究所【正文语种】中文【中图分类】O72【相关文献】1.硅基PZT热释电薄膜三方-四方相变的拉曼散射研究 [J], 李珺泓;薛晨阳;梁庭;丑修建;谭秋林;张琼2.纳米尺寸的ZnO晶体高压相变的拉曼散射研究 [J],M.;Lin;C.T.;Chia;Y.J.;Shu;Y.K.;Tseng3.BBO晶体拉曼光谱的高温特性研究 [J], 李郁;洪慧聪4.室温离子液体[Emim][PF6]和[Bmim][PF6]压致相变的拉曼散射研究 [J], 朱祥;王永强;王征;程学瑞;袁朝圣;陈镇平;苏磊5.对硝基苯硫酚分子内嵌的星形表面增强拉曼散射金"套娃"纳米颗粒用于肿瘤拉曼影像的初步研究 [J], 李明旺; 仇媛媛; 范晨晨; 张永明; 崔凯; 肖泽宇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Er3+,Yb3+BaWO4晶体的光谱特性及上转换发光
2.1 晶体生长
晶体采用提拉法在大气气氛中进行生长，生长设备为DJ-400 型单晶炉。原料为光谱纯 的为BaCO3，WO3, Yb2O3，Er2O3。BaCO3，WO3按 1:1 的摩尔比配料，Er2O3和Yb2O3的掺杂浓度 1mol%。固相反应的方程式为:
*中国科学院物理研究所光物理重点实验室资助。
− 0.02476λ2
(5)Βιβλιοθήκη ne2=3.28033 +
0.03538 λ2 − 0.02810
− 0.01077λ2
(6)
对同一波长BaWO4晶体的no和ne差别不大，计算过程中n值取no和ne的平均值。由吸收光谱求出 Г值，进而求出SedJJ’,代入（3）式中，采用最小二乘法可拟合出Ωt。本实验选取了6个只涉 及到电偶极跃迁的吸收峰对Ωt进行拟合，计算得到的Г及SedJJ’ 值在表2中列出。最终拟合 的结果为：Ω2=0.3926×10-20cm2，Ω4=0.0721×10-20cm2，Ω6=0.0028×10-20cm2。
at room temperature
2S+1LJ
Energy levels/cm-1
∆E/cm-1
α(cm-1)
σabs(×10-21cm2)
4I15/2
0，69，126，159，182，227，243，293
293
---
---
4I13/2
6476，6517*，6564，6609，6641
38.3
表 1. 室温下Er3+，Yb3+:BaWO4晶体中Er3+的能级分裂、吸收系数和吸收截面 Table 1. Value of energy slips, absorption coefficient, absorption cross section of Er3+ in Er3+：Yb3+:BaWO4 crystal
硼酸烧制氧化硼的原理
硼酸烧制氧化硼的原理硼酸烧制氧化硼的原理主要是通过硼酸的热分解反应来得到氧化硼。
下面将详细介绍硼酸烧制氧化硼的原理。
1. 硼酸（H3BO3）的物理性质硼酸是一种无机化合物，化学式为H3BO3。
硼酸是一种无色柱状晶体，可溶于水、乙醇、甘醇等溶剂中。
在空气中易吸湿，并能形成水合物。
由于它的稳定性较高，硼酸常用于电子材料、陶瓷材料等领域。
2. 硼酸的热分解反应硼酸在一定条件下可以发生热分解反应，生成氧化硼（B2O3）、水和氧气：2H3BO3 → B2O3 + 3H2O + 3/2O23. 反应条件硼酸的热分解反应通常在高温下进行。
一般来说，当温度升至400摄氏度以上时，硼酸开始分解生成氧化硼。
但需要注意的是，随着温度的升高，分解反应的速率会加快，但也容易导致生成的氧化硼失去水分，从而影响产率。
4. 反应机理硼酸热分解生成氧化硼的反应机理如下：（1）硼酸开始受热后，分子内部的氢键断裂，形成硼酸分子内的氢氧键和硼氧键。
（2）随着温度升高，硼酸分子内部的硼氧键开始断裂，硼原子逐渐离开氧原子，同时释放出氧气分子。
（3）形成的氧气分子直接被分解为自由态的氧气分子。
（4）生成的氧化硼分子内部的硼原子和氧原子通过共价键连接，形成氧化硼。
5. 反应物与产物硼酸热分解生成氧化硼的主要反应物是硼酸（H3BO3），产物是氧化硼（B2O3）、水（H2O）和氧气（O2）。
在反应过程中，硼酸发生分解反应，产生氧化硼，同时释放出水和氧气。
6. 应用领域氧化硼作为一种重要的无机氧化物，具有很高的熔点和硬度，良好的导热性能和电绝缘性能，因此广泛应用于陶瓷、光学、电子、化工等领域。
例如，氧化硼可用作陶瓷材料的原料，用于制备玻璃、陶瓷、搪瓷等产品。
此外，氧化硼还可用于制备光学玻璃、光学纤维等光学器件，或者用作电子材料的绝缘层。
总结起来，硼酸烧制氧化硼的原理是通过硼酸的热分解反应得到氧化硼。
硼酸在高温条件下分解产生氧化硼、水和氧气的反应可用于制备陶瓷、光学、电子等领域的材料。
硼酸锌的热失重
硼酸锌是一种重要的无机化合物，它具有多种应用价值。
其中，在高温环境下，硼酸锌具有较好的热稳定性，因此被广泛应用于高温材料的制备中。
为了更好地理解硼酸锌在高温下的性质，我们需要对其热失重特性进行深入研究。
一、什么是热失重
热失重是指在升温过程中样品失去的质量百分比。
其实验方法一般采用热重分析法。
在这种实验中，样品被加热到一定温度，然后通过称量样品的重量变化来测定样品的热失重。
二、硼酸锌的热失重特性
硼酸锌的热失重特性主要受其结构和化学成分的影响。
在一定温度范围内，硼酸锌会发生热分解反应，从而导致热失重。
根据研究结果，硼酸锌的热失重主要可以分为两个阶段：第一个阶段是在200℃以下，硼酸锌分解产生水和硼酸；第二个阶段是在500℃以上，硼酸锌进一步分解形成氧化锌和硼酸。
三、热失重对硼酸锌的应用影响
硼酸锌的热失重特性对其在高温材料制备中的应用具有重要的影响。
首先，硼酸锌的热失重能够为高温材料的制备提供重要的参考数据。
其次，在高温环境下，硼酸锌的热失重会导致其结构发生变化，从而影响其性质和应用效果。
因此，在高温材料制备中，需要对硼酸锌的热失重特性进行准确的控制和评估。
四、总结
综上所述，硼酸锌的热失重特性是其在高温材料制备中应用的关键因素。
研究硼酸锌的热失重特性，可以为高温材料制备提供重要的理论和实验基础，也可以为优化硼酸锌的应用效果提供重要参
考。
硼酸盐低温玻璃的研究进展
硼酸盐低温玻璃的研究进展硼酸盐低温玻璃是一类具有特殊性质和应用潜力的无机玻璃材料。
它们具有低熔点、低粘度、优良的热稳定性、化学稳定性和机械性能等特点，在光学、电子、材料科学等领域有广泛的应用前景。
本文将从硼酸盐玻璃的制备方法、结构特点和应用领域三个方面对其研究进展进行详细介绍。
硼酸盐玻璃的制备方法有多种，包括传统的熔融法、溶胶-凝胶法、熔炼-淬火法等。
熔融法是目前最常用的制备硼酸盐玻璃的方法。
通过控制熔融温度、时间和组成等参数，可以得到不同成分和性质的硼酸盐玻璃。
溶胶-凝胶法是一种低温固化的方法，可以制备出高纯度的硼酸盐玻璃。
熔融-淬火法是一种利用火焰或等离子体熔化硼酸盐，然后将其迅速冷却而得到的非晶态硼酸盐玻璃。
这些制备方法可以满足硼酸盐玻璃在不同应用领域的需求。
硼酸盐玻璃的结构特点主要通过核磁共振、红外光谱和X射线衍射等技术进行研究。
研究表明，硼酸盐玻璃的主要组成是硼氧四面体（BO4）和硼氧三面体（BO3）。
硼氧四面体的连接使得硼酸盐玻璃具有良好的热稳定性和化学稳定性，而硼氧三面体的存在提高了玻璃的玻璃化能力和机械性能。
此外，硼酸盐玻璃还具有较大的折射率和能带宽度，可以用于制备光纤和光学器件等。
硼酸盐玻璃在光学、电子、材料科学等领域具有广泛的应用潜力。
在光学领域，硼酸盐玻璃可以制备出具有较高折射率、低色散和低散射损耗的高纯度光学玻璃。
在电子领域，硼酸盐玻璃可以用于制备电子器件、电子陶瓷和电化学材料等。
在材料科学领域，硼酸盐玻璃可以用于制备功能材料、陶瓷材料和复合材料等。
总结起来，硼酸盐低温玻璃是一类具有特殊性质和应用潜力的无机玻璃材料。
通过不同的制备方法可以获得不同成分和性质的硼酸盐玻璃。
硼酸盐玻璃的结构特点和性质通过核磁共振、红外光谱和X射线衍射等技术进行研究。
硼酸盐玻璃在光学、电子、材料科学等领域具有广泛的应用潜力，尤其是在制备高纯度光学玻璃、电子器件和功能材料等方面具有重要意义。
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第２６卷，第１２期 ２ ０ ０ ６年１ ２月 光谱学与光谱分析 ｖ０１．２６，Ｎ０．１２，ｐｐ２２３６—２２３９ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ ｌｙｓｉｓ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ．２００６
无水五硼酸钾晶体高温性质振动光谱的研究 张金平，杨 刚，李佐虎 中国科学院过程工程研究所，北京１０００８０ 摘要利用自行设计的反应器研究了高温条件下水蒸汽对无水五硼酸钾晶体结构的影响，借助于Ｘ射线 衍射、红外光谱、Ｒａｍａｎ光谱等手段分析了无水五硼酸钾晶体高温性质的振动光谱。在水蒸汽的作用下，五 硼酸钾的Ｂ２（ｊ３／ＫｚＯ（摩尔比）变小，Ｘ射线衍射分析表明７５０℃时晶体中有Ｋｓ Ｂｌ。０。 存在，而红外光谱与 Ｒａｍａｎ光谱分析表明由于水蒸汽的作用使得晶体中的三角形Ｂ（。）０结构单元向四面体Ｂ（ ）一０结构单元 转变，四面体的Ｂ（ｔ，一０含量增加并且硼氧网络结构被进一步打断。
主题词反应器；Ｘ射线衍射；红外光谱；Ｒａｍａｎ光谱；无水五硼酸钾晶体 中图分类号：Ｏ６１４．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—０５９３（２００６）１２—２２３６—０４
引 言 五硼酸钾是一种比较重要的碱金属硼酸盐＿１ ］，具有比 较广泛的用途，例如可用于银焊、铜焊或熔化极惰性气体保 护焊，精炼铜及其合金，作为工业及汽车业润滑油的添加剂 等。近年来的研究表明一部分硼酸盐晶体是很好的非线性晶 体材料（ＮＬ０），而其中五硼酸钾是最为重要的无机非线性晶 体材料之一，已经成功应用于紫外激光器和真空紫外激光器 等方面【３“］。在Ｋｚ Ｂ２０ｓ体系中，无水五硼酸钾存在３种 结构，口－型在７２０℃以上是稳定的，在７８０℃时熔融，口－型在 ７２０℃时与在７６０℃发生熔融的 型有一个转化点， 型在 所有温度下均为亚稳态，与口－型在６９０℃有一个转化点，但 还未见 型与 型结构转化点的报道［５］。目前对五硼酸钾高 温性质的研究局限在高温对其结构的影响等方面＿６＿８＿，高温 水蒸汽气氛下五硼酸钾会发生结构变化的现象未见有文献的 报道。本文借助自行设计的反应器及物质的振动光谱变化分 析高温水蒸汽气氛下五硼酸钾的结构变化。 １实验部分 依据Ｋ２（）ＩＢ２ ０３体系的３Ｏ℃相图，五硼酸钾很容易制 取 如］。取１ ｔｏｏｌ碳酸钾与１０ ｔｏｏｌ硼酸（试剂均为ＡＲ级，北 京化工厂），溶于约３倍质量的蒸馏水中，加热至沸，使物料 全部溶解。在室温下放置过夜后固液分离，将获得的固体进． 行重结晶制得纯的ＫＢ５Ｏ８・４Ｈ Ｏ，将其放置在马弗炉中 收稿日期：２００５—０９—２８。修订日期：２００５ １２ １８ 基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（２００４ＣＢ７１９７００）资助 作者简介：张金平，１９７６年生，中国科学院过程工程研究所在读博士 ５００℃下焙烧５ ｈ，获得无水ＫＢ５ ０８。用火焰光度计（ＦＰ ６４０， 上海分析仪器总厂）测定其中的钾含量；在甘露醇存在下以 碱量法测定其中的Ｂ２ ０３含量Ｌ１ 。 研究无水ＫＢ５（）８晶体在高温过热水蒸汽中的性质变化 所用的实验装置见图１ 将ＫＢ５ ０８固体用高速粉碎机粉碎并 碾磨后，放入高纯氧化铝材质的反应舟中，置于预先测定的 管式反应器的恒温段处。管式炉采用程序升温，保持温度变 化小于土１℃，实验选择在７００，７５０℃两个温度段进行。在 反应物预热２０ ｍｉｎ后，从蒸汽发生器产生的蒸汽（１１０℃左 右）经过转子流量计在反应器过热后与静止的反应物接触， 生成的气体产物经过水冷却器冷凝回收 用Ｘ射线衍射仪（Ｘ’Ｐｅｒｔ Ｐｒｏ ＭＰＤ型，荷兰帕纳科公 司，ＣｕＫ辐射，４Ｏ ｋＶ，３０ ｍＡ）对ＫＢ５０８・４Ｈ２Ｏ，ＫＢ５ Ｏ８ 及固相产物进行物相分析；用傅里叶变换红外光谱仪（Ｓｐｅｃ— ｔｒｕｍ ＧＸ，Ｐｅｒｋｉｎ－Ｅｌｍｅｒ公司，分辨率最低为０．１ ｃｍ～，波数 范围。１０ ０００￣４００ ｃｒｎ～，测试样品为ＫＢｒ压片）及显微共焦 拉曼光谱仪（ＲＭ１０００，Ｒｅｎｉｓｈａｗ公司，激光器波长：５１４．５ ｒｉｍ（氩离子），拉曼位移范围：１００￣２ ０００ ｃｍ，显微尺寸范 围：≤１ ｍ，光谱分辨率：１ ｃｍ～，功率：４．７ｍｗ）分析冷却 至室温的反应产物。
２结果与讨论 图２为利用Ⅺ己【）分析软件一Ｘ’Ｐｅｒｔ ＨｉｇｈＳｃｏｒｅ调用数 据库ＰＤＦ－２对温度７５０℃下蒸汽作用后固体产物的ＸＲＤ谱 图的物相分析结果。在蒸汽的作用下发生了物质结构变化，
维普资讯 http://www.cqvip.com 第１２期 光谱学与光谱分析 ２２３７ 形成化合物 Ｂｌ。Ｏ３ 的一个单相，即图２中编号２的单相。 因 Ｂｌ。Ｏ。 中Ｂ２（）３／Ｋ２０为３．８（摩尔比，下同），产物总体 的Ｂ２ ０３／Ｋ２０必然降低。 Ｂｌ。（）３・单相的形成从结构变化方 面证明了ＫＢｓ Ｏ８晶体可以与水蒸汽发生反应，导致更低
５００ ４００ 蔷３００ 喜２００ ｌ００ Ｏ
Ｂ２Ｏａ／Ｋ。Ｏ配比的硼酸钾盐晶体形成。对反应后的固体产物 进行化学分析表明Ｂ２ ０３／Ｋｚ０在７００ ｏＣ时为４．４，在７５０℃ 时减小为４．３，这与ＸＲＤ的分析结果是对应的
Ｆｉ昏１ Ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｓｅｔｕｐ １：Ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒｉ ２：Ｒｏｔａｍｅｔｅｒ；３：Ｔｕｂｅ ｆｕｒｎａｃｅｉ ４；Ｔｕｂｕｌａｒ ｒｅａｃｔｏｒｌ ５：Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ；６；Ｒｅａｃｔｉｏｎ ｂｏａｔ； ７：Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ；８：Ｃｏｏｌｅｒ；９：Ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ
１０ ２Ｏ ３ｏ ４０ ５０ ６０ Ｐｏｓｉ廿ＯｌＶ２０ｏ Ｆｉｇ．２ ＴｈｅＸＲＤ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆＫＢｓ０８ ｉｎｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ａｔ ７５０℃
１：０１—０７０—１４０２ ＫＢｓ０８；２：００—０５２—０２５９ ＫｓＢ９Ｏａｌ
研究硼酸盐高温结构的分析仪器较多ｒ８’１２－１６］，本文采用 使用最为成熟的红外光谱分析仪及拉曼光谱分析仪作为研究 仪器。图３为ＫＢ５ Ｏ８在空气中和水蒸汽气氛下的红外谱圈。 可以看出五硼酸钾处于晶体状态时，在水蒸汽的作用下，五 硼酸钾仍然保持晶体状态，但结构发生了变化。依据相关文 献Ｌ】 ”Ｊ，在样品中１ ２００ １ ５００ ｃｒｆｌ 范围内的峰强度明显 减弱，而此范围为三角形Ｂ３）一０结构单元上的Ｉ｝＿０键的 非对称伸缩振动，证明发生了从三角形Ｂ（。 一０结构单元向 四面体＆ 一０结构单元的转变。其变化可以用下式表示
２ 、
斗
７５０￣Ｉ １００ ｃｒｎ 范围为四面体Ｂ（ 一０结构单元上的Ｂ广＿０ 键的伸缩振动，图中这一范围的峰强度也有一定的减弱，并 且处于７５０￣４００ ｃｍ 范围为硼氧网络结构中Ｉ｝＿（卜Ｂ键的 弯曲振动的峰强度也减弱，证明硼氧网络结构被进一步打 断，有一部分非桥氧出现，对应的现象是反应后的冷凝液中
有硼酸存在。 Ｗａｖｅ ｎｕｍｂｅｆｃｍ １ Ｆｉｇ．３ Ｔｈｅｉｎｆｒａｒｅｄ ｇｒａｐｈ ｏｆＫＢ，０８
ｃ ｔａｌ ｉｎ ａｉｒ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ
图４为ＫＢ５ ０８・４Ｈ２Ｏ与７７３ Ｋ干燥的无水ＫＢ５ Ｏ８的 Ｒａｍａｎ谱图，其中无水五硼酸钾在６１５，７７０，８８３，９１２ ｃｍ～ 处有其特征峰，证明获得的无水晶体为 型五硼酸钾和口型 五硼酸钾的混合物。图５表示的是在温度９７３，１ ０２３ Ｋ时水 蒸汽作用后的Ｒａｍ，ａｎ谱图，其中７７０ ｃｍ 处出现最强的谱 峰，认为对应于Ｐｅｎｔａｂｏｒａｔｅ基团，在７３０和５００ ｃｍ＿１处存在 较弱的谱峰。依据相关文献［１７，１９］对硼酸盐晶体基团的归 属，前者属于四面体Ｂｃ 一０结构单元中Ｂ一０键的对称伸 缩振动，后者为四面体Ｂ㈣一０结构单元中Ｉ｝＿０键的弯曲 振动。而对应三角形Ｂ。 一０结构单元的谱峰没有出现，尤 其是没有出现８００ ｃｍ＿１处Ｂｏｒｏｘｏｌ环体的特征谱峰，证明晶 体由于水蒸汽的作用使得固体中的Ｂｃ 一０四面体结构单元 的含量增加，而１ ０２３ Ｋ时四面体Ｂ（ 一（）结构单元中Ｂ一０ 键的弯曲振动较之９７３ Ｋ处减弱，证明随着温度的升高可以 使硼氧网络结构进一步被打断，这与Ｋ２０含量的增加造成 的结果一致，结构变化说明了化学分析中Ｂ２（）３／Ｋ （）随着温 度的升高而减小的原因。
—Ｈ０＿【∞ｓｌ 崩茸再ｒ ∞ 蛊ｌ工 ∞ 维普资讯 http://www.cqvip.com ２２３８ 光谱学与光谱分析 第２６卷 Ｒａｍａｎ ｓｈｉｆｔ／ｃｍ一 Ｔｈｅ Ｒａｍａｎ ｇｒａｐｈ ｏｆ ＫＢｓＯ８・４Ｈ２Ｏ ａｎｄ ＫＢｓＯ８
论 结构分析表明，在高温条件下，由于蒸汽的作用改变了 ＫＢ５（）８的结构，晶体中除原有物相外，还产生了其他物相， 晶体混合物的￣Ｏ３／ＫｚＯ减小。分析７００和７５０℃反应后的 ［１］ ［２］ ［３］ ［４］ ［５］ ［６］ ［７］ ［８］ ［９］ ［１０］ ［１１］ ［１２］ ［１３］ ［１４］ ［１５３ ［１６］ ［１７］ ［１ ８１ ［１９］ ４００ ５ｏ０ ６００ ７ｏｏ ８００ ∞０ ｌ ｏｏ０ １ １００ Ｒａｎｌａｎ ｓｈｆｆｔ／ｃｍ １ Ｆｉｇ．５ ＴｈｅＲａｍａｎ ｇｒａｐｈ ｏｆＫＢｓ０ｈ ａｔ ９７３ Ｋ ａｎｄ １ ０２３ Ｋ ｉｎ ｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ 固相产物的红外谱图及Ｒ帅ａｎ谱图，证明由于水蒸汽的作 用而使得晶体中的Ｂ（ 一０四面体结构单元的含量增加，三 角形Ｂ（ａ 一Ｏ结构单元也随之减少，并且随着温度的升高， 硼氧网络结构进一步被打断，这与Ｋ ０含量的增加造成的 结果一致，用结构变化说明了化学分析中 Ｏ３／Ｋｚ０随着温 度的升高而减小的原因。
参 考 文 献 ＴＡＯ Ｌｉａｎ－ｙｉｎ，ＺＨＥＮＧ ｘｕｅ－ｊｉａ（陶连印，郑学家）．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｒｏｎ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ（硼化合物的生产与应用）．Ｃｈｅｎｇｄｕ： Ｃｈｅｎｇｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｐｒｅｓｓ（成都：成都科技大学出版杜），１９９２． ＧＵ Ｘｕ￣ｍｉｎ，ＧＯＮＧ Ｙｉ—ｓｈｅｎｇ，ＴＡＮＧ Ｋａ—ｌｕｏ（顾学民，龚毅生，汤卡罗）．Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｓｅｒｉｅｓ Ｓｅｃｏｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｂｅｒｙｌｌｉｕｍ，ＡＩｋａ— ｌｉｎｅ Ｅａｒｔｈ，Ｂｏｒｏｎ，Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ，Ｇａｌｌｉｕｍ（无机化学丛书第２卷．铍，碱土金属，硼，铝，镓分族）．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ（ｆｉｔ京｝科学出版 社），１９９０． Ｔｈａｍｉｚｈａｒａｓａｎ Ｋ，Ｘａｖｉｅｒ Ｊｅｓｕ Ｒａｊａ Ｓ，Ｘａｖｉｅｒ Ｆｒａｎｃｉｓ Ｐ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，２０００，２１８：３２３＋ Ｒａｊａｓｅｋａｒ Ｓ Ａ．Ｔｈａｍｉｚｈａｒａｓａｎ Ｋ，Ｊｏｓｅｐｈ Ａｒｕｌ Ｐｒａｇａｓａｍ Ａ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，２００３，２４７：１９９． Ｋｅｍｐ Ｐ Ｈ．Ｔｈｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｂｏｒａｔｅｓ Ｐａｒｔ Ｌ Ｌｏｎｄｏｎ±Ｂｏｒａｘ Ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｓ Ｗ Ｌ，１９５６． Ｆｉｌａｔｏｖ Ｓ Ｋ，Ｂｕｂｎｏｖａ Ｒ Ｓ Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｇｌａｓｓｅｓ，２０００，４１（５）；２１６． Ｋｒｏｇｈ－Ｍｏｅ Ｊ．Ａｅｔａ Ｃｒｙｓｔ．．１９７２，Ｂ２８：１６８． Ｋｒｏｇｈ－Ｍｏｅ Ｊ．Ａｒｋｉｖ．Ｆ６ｒ Ｋｅｍｉ．。１９５９．１４：４３９，５６７． Ｊｉｎｇ Ｙａｎ。Ｊｉａ Ｙｏｎｇｚｈｏｎｇ，Ｇａｏ Ｓｈｉｙａｎｇ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅｒｍｏｃｈｉｍｉｃａ Ａｃｔａ．，２００１，３７４：５１． ＧｕｒｂＵＺ Ｈ，Ｙａｖａｓｏｇｌｕ Ｎ，Ｂｕｌｕｔｃｕ Ａ Ｎ．Ｓｅｐａｒ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏ１．，１９９６，３１（６）：８５７． ＫＥｍＡＨ Ａ ２１．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｂｏｒａｔｅ ｉｎ Ｗａｔｅｒ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ（硼酸盐在水溶液中的合成及其研究）．Ｔｒａｎｓｌａｔｅｄ ｂｙ ＣＨＥＮＧ Ｓｉ—ｗｅｉ （成思危译）．Ｂｅｉｊｉｎｇ：Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｒｅｓｓ（Ｊ￣京：科学出版社），１９６２．６４． Ｄｗｉｖｅｄｉ Ｂ Ｐ，Ｋｈａｎｎａ Ｂ Ｎ．Ｊ．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｌｉｄｓ，１９９５，５６（１）：３９． Ｋａｍｉｔｓｏｓ Ｅ Ｉ＇Ｃｈｒｙｓｓｉｋｏｓ Ｇ Ｄ，Ｋａｒａｋａｓｓｉｄｅｓ Ｍ Ａ Ｊ．Ｎｏｎ—Ｃｒｙｓｔ．Ｓｏｌｉｄｓ，１９９０，１２３：２８３． Ｙｏｕｎｇｍａｎ Ｒ Ｅ，Ｚｗａｎｚｉｇｅｒ Ｊ Ｗ．Ｊ．Ｎｏｎ￣ＣｒｙｓＬ Ｓｏｌｉｄｓ，１９９４，１６８：２９３． ・ Ｕｍｅｓａｋｉ Ｎ，Ｋｉｔａ Ｙ，Ｉｉｄａ Ｔ，ｅｔ ａ１．Ｐｈｙｓ．Ｃｈｅｍ．Ｇｌａｓｓｅｓ，２０００，４１（５）：３０４． Ｈａｎｄａ Ｋ，Ｋｉｔａ Ｙ，Ｋｏｈａｒａ Ｓ，ｅｔ ａ１．Ｊ．Ｐｈｙｓ Ｃｈｅｍ．Ｓｏｌｉｄｓ。１９９９，６０：１４６５． Ｌｉ Ｊｕｎ，Ｘｉａ Ｓｈｕｐｉｎｇ，Ｇａｏ Ｓｈｉｙａｎｇ．Ｓｐｅｅｔｍｅｈｉｍｉｅａ Ａｅｔａ Ｐａｒｔ Ａ・１９９５，５１（４）：５１９． ＬＩＵ Ｚｈｋｈｏｎｇ，ＧＡＯ Ｓｈｉ－ｙａｎｇ，ＸＩＡ Ｓｈｕ－ｐｉｎｇ（刘志宏，高世扬，夏树屏）．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（光谱学与光谱分析）， ２００３，２３（２）：２９１． ＬＩ Ｘｉａｔｒｐｉｎｇ，ＧＡＯ Ｓｈｉ—ｙａｎｇ，ＬＩＵ Ｚｈｉ－ｈｏｎｇ，ｅｔ ａｌ（李小平，高世扬，刘志宏。等）．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ａｎｄ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ（光谱学与光谱分 析）。２００５。２５（Ｉ）：４８．