仿铜金属光泽釉产生金属光泽的机理研究

作者在仿铜金属光泽釉的结构分析中,首次在陶瓷釉结构中发现自组织现象——耗散结构,仿铜金属光泽釉的结构是一种微观有序的平衡结构和宏观有序的耗散结构组成的混合结构。从结晶学理论和耗散结构理论出发,探讨了仿铜金属光泽釉产生金属光泽的机理:尖晶石类晶体在釉层表面大量析出,而且尖晶石晶体呈定向生长,其晶体结构中原子密度较大的{111}晶面与釉层表面平行,从而对光线产生强烈反射作用的结果。     

新型金属光泽剂的研究

以Cu(NO3)2·3H2O和Mn(NO3)2为原料,选取葡萄糖和柠檬酸为络合剂,采用溶胶-凝胶方法合成金属光泽剂CuMn2O4粉体,将其加入到基础釉中,成功制备出金属光泽釉。本文探讨了金属氧化物V2O5、TiO2在金属光泽釉中的作用。通过TG-DTA、XRD分析测试技术,探讨了金属光泽剂CuMn2O4的最佳热处理温度及合成条件。采用SEM现代测试技术对釉层微观结构进行了研究。研究表明,金属光泽釉呈现金属光泽可归因于晶体在釉面形成花纹状定向生长且有序分布,验证了尖晶石的{111}面严格平行于釉层表面,从而使釉面对光线产生镜面反射,表现出较强的金属光泽。     

SiO2/Al2O3对仿铜金属光泽釉面的性能影响

通过单因素实验探讨了SiO2/Al2O3摩尔比对仿铜金属釉的影响,研制了一种釉面耐磨性较高且呈现仿铜金属效果的生料金属釉。实验结果表明:随着SiO2/Al2O3摩尔比的增加,由于釉中析出的晶体种类和数量不同,从而导致釉面光泽度和色泽不一。当SiO2/Al2O3摩尔比为5.6时,釉中析出了CuMn2O4尖晶石晶体,从而使釉面呈现最佳的仿铜金属光泽,该釉面硬度为894.65Kg/mm2。     

无铅绿色金属光泽釉的研制

以钾长石、高岭土、石英、氧化锌、硼砂、方解石、玻璃粉为无铅基础釉原料,CuO、MnO2、TiO2、V2O5为着色剂,采用单因素和正交实验方法,研制出一种无铅绿色金属光泽釉。主要考察了配方组成、工艺条件和烧成制度对绿金属光泽釉的影响,并用X射线衍射(XRD)确定了釉面析出晶体的种类,扫描电镜(SEM)观察了釉面的显微形貌,差热-失重分析(DTA-TG)研究了釉料的反应过程。结果表明:CuMn2O4尖晶石是在1100℃急冷后析出的,粒径为1～2μm,并与釉面平行排列,赋予釉面较好的绿色金属光泽效果;其烧成范围为1230～1270℃,总失重为6%、理论上适合快速烧成;最佳施釉厚度为0.4～0.8 mm。     

CuO-MnO-V_2O_5-Fe_2O_3-TiO_2仿金属光泽釉的制备

采用生料铅釉作为基础釉,通过加入着色剂(即金属氧化物)CuO-MnO-V_2O_5-Fe_2O_3-TiO_2来制仿金金属光泽釉。考察了不同金属氧化物含量对釉面金属光泽效果的影响。实验结果表明:当金属氧化物含量(wt%)为CuO 3%、MnCO_3 8%、V_2O_5 1%、Fe_2O_3 0.5%和TiO_2 0.5%时,在1250℃下保温20~30 min,并在750℃快速冷却时釉面呈现很强的金属光泽效果。利用XRD对釉层进行分析,随着外加V_2O_5、Fe_2O_3和TiO_2氧化物的加入,促使了CuMn_2O_4尖晶石的进一步析出,使光产生更强的选择性反射,从而釉面的仿金属光泽进一步加强。同时,釉面具有良好的坯釉结合性和高的釉面硬度705.9 kg/mm~2。     

高指数表面晶面纳米γ-Al_2O_3的合成及表征

采用水热法合成了具有高指数表面晶面的扁六角片状纳米氧化铝,并用XRD、TEM、SAEDP、HRTEM以及N2吸附-脱附等技术对样品进行了表征,采用电子衍射和高分辨图像对其微观结构和显露晶面进行了研究。结果表明,合成的样品为具有高指数表面晶面的单晶扁六角片状纳米γ-Al2O3,侧表面显露晶面主要是{110}、{752}和{541}晶面族,上下表面主要显露{111}晶面族。纳米γ-Al2O3晶粒的尺寸主要集中在长度65 nm,宽度59 nm,厚度为5.5 nm,大小较为均匀,孔径分布较为集中。     

β—SiC晶须的形貌和微观结构

利用透射电子显微镜研究了β-SiC晶须的形貌和微观结构及其相互关系。结果表明,β-SiC晶须的横截面有三角形和六角形两种。研究发现三角形晶须是具有面心立方结构的单晶体,其横截面是(111)面,生长方向(晶须轴向)为[111]方向。侧面平行于{112}晶面族。在六角形晶须的电子衍射花样中发现同时存在面心立方和密排六方两种斑点,但高分辨电镜观察结果表明,在这种晶须中没有发现密排六方结构,其密排六方衍射斑点是晶须中高密度孪晶面所致。因此六角形晶须也是面心立方结构,其横截面,轴向和侧面的晶体取向与三角形晶须相同,所不同的是在六角形晶须中存在大量孪晶面与晶须轴向垂直的微孪晶。     

用高分辨透射电子显微技术研究0.94(Na1/2Bi1/2)TiO3-0.06BaTiO3的有序结构

用高分辨透射电子显微技术(high resolution transmission electron microscopy, HRTEM)和选区电子衍射(selected electron diffraction, SAED)技术对具有A位复合钙钛矿结构的0.94(Na1/2Bi1/2) TiO3(BNT)-0.06BaTiO3(BNBT6)陶瓷的显微结构进行了深入研究.沿[001],[011]和[111]3个晶带轴方向的SAED花样分析结果表明:A位Bi3 和Na 可以形成2种不同的有序结构──1/2{110}和1/2{111}超结构.据此,建立了BNT的1/2{110}和1/2{111}有序结构模型,其中1/2{110}型有序是由Bi3 层和Na 层沿[110]方向交替排列而形成,1/2{111}型有序是由Bi3 层和Na 层沿[111]方向交替排列而形成.利用多层法,通过计算机模拟了1/2{111}有序结构沿[001],[011]和[111]3个方向的HRTEM像,与实验拍摄的HRTEM像对照,验证了所建立的1/2{111}有序结构模型的正确性.同时,采用快速Fourier变换(fast Fourier transformation, FFT),由1/2(330)和1/2(330)超晶格反射斑点获得的一维晶格像,揭示了沿[110]方向局部Bi3 层和Na 层扭曲导致的位错和反相畴界(anti-phase boundary, APB), APB的存在表明结构中存在着Bi3 层和Na 层沿[110]方向的交替排列,证实BNBT6中存在着1/2{110}有序结构.BNBT6有序结构的HRTEM研究表明:A位Bi3 和Na 的化学有序是导致超晶格反射的主要原因.     

Ni-Fe共掺LiMn2O4正极材料的合成及电化学性能研究

采用固相燃烧法快速合成了LiNi_0.08Fe_xMn_1.92-xO₄(x≤0.08)正极材料，并探究了正极材料样品的结构、形貌、电化学性能及动力学性能。结果表明，Ni-Fe共掺没有改变LiMn₂O₄的立方尖晶石结构，促进了其晶体发育和{111}、{110}、{100}晶面的择优生长，部分颗粒形成了以高暴露{111}晶面为主和少量{110}、{100}晶面的截断八面体形貌。LiNi_0.08Fe_0.05Mn_1.87O₄样品在较低倍率(≤5 C)时，其倍率性能和长循环寿命得到显著提高，在25℃下，1 C的首次放电比容量为106.1 mAh/g, 1 000次循环后容量保持率为82.0%;5 C的首次放电比容量为100.1 mAh/g, 2 000次循环后容量保持率为72.8%。LiNi_0.08Fe_0.05Mn_1.87     

釉面分相对无铅CuO-MnO2系金属光泽釉的影响

以钙系生料釉为基础,引入结晶剂CuO、MnO₂制备无铅CuO-MnO₂系金属光泽釉;结合XRD、SEM-EDS进行物相组成定性分析和显微结构表征,系统探究外加TiO₂、V₂O₅以及玻璃粉对金属光泽釉釉面分相的影响。研究表明:一定量的TiO₂、V₂O₅引入能有效促进釉面的分相,将玻璃粉部分替换基础釉中的钾长石能使得釉熔体的高温粘度降低,并进一步加剧釉面分相,促进CuMn₂O₄铜锰尖晶石在釉层表面的析出和富集;当TiO₂引入量为2%,V₂O₅引入量为1%,玻璃粉引入量为25%(同为质量分数)时,金属光泽釉釉面效果最佳。     

用高分辨透射电子显微技术研究0.94（Na（1/2）Bi（1/2））TiO3–0.06BaTiO3的有序结构

用高分辨透射电子显微技术（high resolution transmission electron microscopy,HRTEM）和选区电子衍射（selected area electron diffraction,SAED）技术对具有A位复合钙钛矿结构的0.94（Na1/2Bi1/2）TiO3（BNT）–0.06BaTiO3（BNBT6）陶瓷的显微结构进行了深入研究。沿[001],[011]和[111]3个晶带轴方向的SAED花样分析结果表明：A位Bi3＋和Na＋可以形成2种不同的有序结构——1/2{110}和1/2{111}超结构。据此,建立了BNT的1/2{110}和1/2{111}有序结构模型,其中1/2{110}型有序是由Bi^3＋层和Na^＋层沿[110]方向交替排列而形成,1/2{111}型有序是由Bi^3＋层和Na^＋层沿[111]方向交替排列而形成。利用多层法,通过计算机模拟了1/2{111}有序结构沿[001],[011]和[111]3个方向的HRTEM像,与实验拍摄的HRTEM像对照,验证了所建立的1/2{111}有序结构模型的正确性。同时,采用快速Fourier变换（fast Fourier transformation,FFT）技术,由1/2（330）和1/2（330）超晶格反射斑点获得的一维晶格像,揭示了沿[110]方向局部Bi3＋层和Na＋层扭曲导致的位错和反相畴界（anti-phase boundary,APB）,APB的存在表明结构中存在着Bi3＋层和Na＋层沿[110]方向的交替排列,证实BNBT6中存在着1/2{110}有序结构。BNBT6有序结构的HRTEM研究表明：A位Bi^3＋和Na^＋的化学有序是导致超晶格反射的主要原因。     

MnO2-CuO系金属光泽釉的研究

以熔块釉为基础釉,通过添加MnO2和CuO两种金属氧化物,成功制备了亮银灰色金属光泽釉。系统研究了MnO2与CuO的质量比K、加入量及冷却制度对釉面效果的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)分析了釉层微观形貌。研究结果表明:(1)取2～3当CuO加入量为2.25～3%,MnO2为6～9%时,釉面出现高亮金属光泽。如果CuO含量低于1.5%,釉面不易出现金属光泽效果。MnO2的继续加入,有使釉面出现暗黑且无光的趋势;(2)快速冷却较随炉冷却更容易使釉面出现金属光泽效果;(3)快速冷却后试样釉层分布着亚微米级球状晶体,且平行于釉面规则生长,这极有可能是釉面出现高亮金属光泽的重要原因。     

β-SiC晶须缺陷的HREM观察

用高分辨电镜(HREM)观察了β-SiC晶须的微观结构和缺陷,得到了分辨率为2(?)的高分辨象。结果表明,在β-SiC晶须中普遍存在层错,这些层错存在于(111)面和{111}面上。有些层错终止于晶体内部,形成Burgers矢量b=<111>α/3的Frank不全位错,此外还发现了晶须表面的生长附属物和晶须内的多重孪晶;分析了β-SiC晶须的长大机制。     

不同晶体形貌NH2-MIL-125(Ti)制备及光催化性能

采用溶剂热法合成了NH2-MIL-125(Ti)晶体，通过调变N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和无水甲醇（MeOH）两种溶剂比例，NH2-MIL-125(Ti)晶体呈现出圆形片、十面体和八面体形貌。采用XRD、SEM、FT-IR和BET等表征手段对不同形貌的NH2-MIL-125(Ti)晶体进行物性分析，并将其用于可见光光催化环己烷氧化反应，探究了催化性能与晶面之间的构效关系。分析得出， 环己烷选择性氧化生成环己醇和环己酮目标产物主要反应发生在NH2-MIL-125(Ti)晶体的{110}晶面族，而{101}晶面族主要是进一步氧化环己醇和环己酮产生COx。     

ZrO2溅射膜的柱状生长机制

气相沉积ZrO2膜常为柱状结构,要更好地控制ZrO2膜性能,需要研究ZrO2膜中柱状结构的形成和演化规律.在射频溅射条件下沉积了ZrO2膜,发现该膜的柱状晶具有{111}面织构,其底层可能还有等轴晶.提出以下柱状晶形成机制在光滑(玻璃)基片上形成的柱状晶源自于在基片表面形成的具有{111}面织构的最初晶核;在较为粗糙(多晶Al2O3)基片表面上形成的柱状晶源自于〈111〉晶向与沉积物质流方向一致的晶核择优生长及随后对其它取向的小晶核的吞噬而形成的晶核群.基片表面粗糙时,由于柱状晶核经过晶核筛选产生,柱状晶底部可能有等轴晶层;若温度较低,出现等轴晶层可能性更大.     

ZrO_2溅射膜的柱状生长机制

气相沉积ZrO2 膜常为柱状结构 ,要更好地控制ZrO2 膜性能 ,需要研究ZrO2 膜中柱状结构的形成和演化规律 .在射频溅射条件下沉积了ZrO2 膜 ,发现该膜的柱状晶具有 { 111}面织构 ,其底层可能还有等轴晶 .提出以下柱状晶形成机制 :在光滑 (玻璃 )基片上形成的柱状晶源自于在基片表面形成的具有 { 111}面织构的最初晶核 ;在较为粗糙 (多晶Al2 O3)基片表面上形成的柱状晶源自于〈111〉晶向与沉积物质流方向一致的晶核择优生长及随后对其它取向的小晶核的吞噬而形成的晶核群 .基片表面粗糙时 ,由于柱状晶核经过晶核筛选产生 ,柱状晶底部可能有等轴晶层 ;若温度较低 ,出现等轴晶层可能性更大     

铁系结晶釉的可控制备与装饰效果

以古代黑釉瓷研究为基础,设计并制备SiO_2-Al_2O_3-K_2O-MgO-CaO-Fe_2O_3多元系统高温釉。通过改变烧成制度调控釉的析晶行为和显微结构,得到了外观各异的釉面装饰效果。利用光学显微镜、场发射扫描电子显微镜、电子背散射衍射仪、X射线衍射仪和Raman光谱仪,分析了热历史对析晶种类及其形貌的影响规律,研究了釉面外观的影响因素及呈色机理,并在1 000～1 050℃弱氧化的气氛下成功制备了ε-Fe_2O_3析晶层。结果表明:釉表面析出的α-Fe_2O_3晶体具有较好的取向排列及多种显微形貌,与器物的析晶位置和析晶面的方向有关。表面析晶的α-Fe_2O_3呈银色金属光泽,属于物理结构色。     

不同晶体形貌NH2-MIL-125(Ti)的制备及光催化性能

以2-氨基对苯二甲酸(H_2ATA)和钛酸四异丙酯〔Ti(C_3H_7O)_4〕为原料,采用溶剂热法合成了NH_2-MIL-125(Ti)晶体,通过调变溶剂N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和无水甲醇的体积比,NH_2-MIL-125(Ti)晶体呈现出圆片形、十面体和八面体形貌。采用XRD、SEM、FTIR和BET等手段对不同形貌的NH_2-MIL-125(Ti)晶体进行了物性分析,并将其用于可见光光催化环己烷的氧化反应,探究了催化性能与晶面之间的构效关系。结果表明,环己烷选择性氧化生成环己醇和环己酮目标产物主要反应发生在NH_2-MIL-125(Ti)晶体的{110}晶面族,而{101}晶面族可以进一步氧化环己醇和环己酮产生CO和CO_2。     

CTAB对水热合成立方磷酸铋晶体及其界面结构的影响

采用水热法生长了立方磷酸铋晶体。研究了Bi与P摩尔比、合成温度、溶液p H值和表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)浓度对软铋矿结构的立方磷酸铋晶体物相和晶面结构的影响。结果表明:Bi与P摩尔比为2:1和6:1,以及p H值为13和14时有利于立方磷酸铋的生成;CTAB的存在对晶体(100)面的生长有一定的抑制作用,同时会导致晶体出现(111)晶面。CTAB和温度同时变化时,(111)晶面由光滑晶面变为粗糙晶面。生长机制的变化是由于CTAB的存在导致阴离子生长基元的聚合以及CTAB与(111)晶面的相互作用。     

绿色金属光泽釉的研制

1 前言金属光泽釉已经应用于陶瓷砖生产中，市场上现已有黄色、银色、黑色、铜红和棕色等几种金属光泽釉。根据市场需要，经过多次试验，我们研制出釉面光亮并且带有金属膜的绿色金属光泽釉，其绿色金属光泽釉装饰炻质砖具有较高的艺术效果及欣赏价值。近年来对金属光泽釉的研究很多，如在铅硼高碱或硼锌低碱透明釉中加入铁、锰、铜、镍、钛、钒等氧化物。这些氧化物相互配比并且过饱和，可以形成系列颜色带有膜或不带膜的金属光泽釉。笔者通过大量实验，最后确定在高铅高硼低碱的基础釉中过饱和锰、铜、铬、镍等成一定比例的绿色色基，烧…