硅质岩中的硅同位素(δ~(30)Si)应用于沉积相分析的新尝试

应用碳(δ~(13)C)、氧(δ~(18)O)和硫(δ~(34)S)同位素研究沉积相和沉积环境已为人们所熟知,然而,对于作为构成沉积岩主要元素之一的硅的同位素研究还很罕见。硅元素有三种主要的稳定同位素,即~(28)Si(92.27％)、~(29)Si(4.68％)和~(30)Si(3.06％)。50年代以来,Renold和Verhoogen(1953)、Allenby(1956)和Tilles(1961)等就开始研究硅同位素;70年代以来,Epstein和Taylor(1970)、Epstein和Yeh(1977)以及Clayton等(1978,1986),还有     

三元Al-Cu-Si共晶合金的深过冷与快速凝固

在常规凝固条件下, 液态铝合金由于容易氧化而难以达到深过冷状态. 本文采用熔融玻璃净化法并结合循环过热实现了液态Al_80.4Cu_13.6Si₆三元共晶合金的深过冷和快速凝固, 研究了实验过程中一定冷却速率下合金熔体过热度与过冷度的相关规律, 获得的最大过冷度为147 K (0.18T_E). 不同过冷条件下三元共晶均由α(Al)固溶体、(Si)半导体相和θ(CuAl₂)金属间化合物三相构成. (Al+Si+θ)三元共晶中, (Si)小平面相独立生长, 非小平面相(Al)和θ相以层片方式协同生长. 在小过冷条件下, 只有(Al)固溶体作为领先相形成. 当过冷度超过约73 K时, (Si)相能够领先形核并生长为初生相. 小过冷时合金的凝固组织由初生(Al)枝晶、(Al+θ)二相共晶和(Al+Si+θ)三元共晶组成; 大过冷时则主要由初生(Si)块、(Al+θ)二相共晶和(Al+Si+θ)三元共晶组成. 随着过冷度的增大, 凝固组织中初生(Al)枝晶的体积分数减小而初生(Si)块的体积分数增大.     

分子筛固定化脲酶

最近实验临床的人工肾用固定化脲酶使人工脏器小型化。把酶直接键合在分子筛上,文献未见报道。由于分子筛中大多含有硅氧和铝氧键,可利用硅偶联剂或铝偶联剂连接在HY分子筛的硅氧和铝氧键位置上。用硅偶联剂ND-42(1)时,反应简示如下:     

酸活化蒙脱石微结构演化模式的新证据

对用不同酸度处理的仇山钙基膨润土进行了化学分析、X射线衍射和^27Al及^29SiMASNMR研究，结果表明，随着处理酸度的增加，蒙脱石中阳离子的溶出，它的d(001)的衍射强度降低，同时其Si,Al原子局域结构环境发生了显著的改变，Si由Q^2Si(0Al)结构向Q^4Si(0Al)和Q^3Si(1OH)结构转变；而对于Al，在酸处理过程中，当蒙脱石铝氧八面体片中的相邻的-对Al离子中的一个Al离子被溶掉时，有一对共用羟基被“带走”，因此该Al离对中的另一个Al将由六配位（Al^Ⅳ）转变成四配位（AI^Ⅳ）,仇山膨润土及其酸活化产物的^27AlMASNMR谱中位于δ54.0的Al^Ⅳ信号源自蒙脱石八面体片中的AIⅣ，本研究用谱学方法直接证实了Thomas等人提出的酸化蒙脱石的微结构演化模式。     

燃煤残灰颗粒物中主量元素的粒径分布

在电加热沉降炉中进行了三个不同煤种的燃烧实验, 研究了主量元素Al, Si, S, P, Na, Mg, K, Ca和Fe在残灰颗粒物(>0.4 µm)中的粒径分布. 结果发现, 在所研究的粒径范围内, Al, Si的浓度随粒径减小而降低, S, P的浓度随粒径减小而升高, 而Na, Mg, K, Ca和Fe的分布没有一致的趋势. 研究显示描述痕量元素粒径分布的沉积模型对于主量元素也同样适用. 模拟结果表明难气化元素Al, Si的粒径分布主要受气化元素在颗粒表面沉积的影响; S和P主要发生气化, 表面凝结、反应或吸附等沉积过程决定了它们在颗粒物中的分布; Na, Mg, K, Ca和Fe在颗粒物中的分布机理相对复杂.     

硅表面直接化学镀镍研究

演示了n-Si(100)不经预先活化处理, 可在碱性镀液中直接进行化学镀镍. 考察了镀液pH值和温度对镀层中金属颗粒尺寸的影响, 并运用能量耗散谱(EDS)分析了硅表面上化学镀层的元素组成. 发现温度的提高或镀液pH值的降低会使沉积层中的金属颗粒尺寸增大. 根据半导体电化学原理讨论了镍离子在硅表面还原的可能机理, 化学镀镍晶种的形成主要归因于在碱性溶液中Si表面上水分子捕获半导体电子而产生原子氢.     

氧对Er离子注入Si发光的影响

硅中掺杂三价稀土离子Er给出1.54μm波段的近红外发光的研究受到人们的重视.这一方面由于这一发射波段恰好落在石英光纤的最低损耗波段;另一方面由于硅器件集成工艺的成熟与完善为光电集成提供了坚实的技术基础.近来人们研究发现,Si中的氧杂质对增强离子注入Er~(3+)的发光有利,同时发现其它一些电负性较大,质量较轻的负离子也会增强Er~(3+)的发光.本文研究了Si中离子注入Er和氧的发光特性,首次报道了氧离子单一注入Si在1.60μm附近存在一宽带发射,并且讨论了Er、氧共注入Si中氧对Er~(3+)发光的影响.     

钛硅纳米复合氧化物粉体表面化学结构特征

采用3种溶胶凝胶工艺制得钛包硅、硅包钛及钛硅均匀混合3种结构的钛硅纳米复合氧化物粉体, 每个结构的SiO₂摩尔分数分别为10%~30%. 利用X射线光电子能谱(XPS)及高分辨透射电子显微镜(HRTEM)对样品表面的化学结构进行表征. 对所有经773和1173 K热处理的样品表面研究表明: 有相当数量的Si原子在表面富集, 其含量随热处理温度升高而增加; 表面Ti³⁺, Ti²⁺, Si³⁺, Si²⁺低价氧化物与Ti⁴⁺和Si⁴⁺氧化物共存, 随热处理温度升高和SiO₂含量增大, 表面低价钛氧化物和低价硅氧化物含量增大; 钛硅复合氧化物表面的浅表层为富氧层, 多余的氧可能来自化学吸附水. 复合结构不同导致表面各种价态的钛氧化物和硅氧化物含量不同. 这些结果表明溶胶凝胶法制得的钛硅纳米复合氧化物粉体表面为双层结构, 即第一层为富氧层, 第二层为SiO_x/TiO_y (x, y<2)层. 钛和硅的低价氧化物可能是由Ti⁴⁺和Si⁴⁺的热扩散引起的, 而这种热扩散可能与Ti⁴⁺和Si⁴⁺之间的强相互作用有关.     

纳米硅粉末的制备及红外吸收光谱研究

纳米硅和多孔硅发光的发现,引起了人们对纳米级半导体材料研究的重视.对这种现象的解释主要归结为以下两点:一是因颗粒尺寸小而引起能带结构的变化,导致跃迁选择定则改变引起发光,即所谓量子尺寸效应;二是在硅小颗粒表面的氢、氧等杂质与硅化合形成缺陷,悬键所引起发光。目前对这两种解释尚无定论。对于后者,弄清楚纳米硅中氢、氧的存在方式与结构的关系对研究纳米硅的发光机理有很重要的意义。红外吸收光谱作为探测硅中的氢、氧等的手段已进行了很多的研究。本文利用激光诱导化学气相沉积法(LICVD)用SiH_4为原料制备了平均粒度为10～12nm的晶态纳米硅粉。并通过红外吸收光谱对纳米硅粉末中的氢和表面氧化所引起的氧的存在情况进行了分析。发现纳米硅粉末由于表面原子活性大,有氧化现象,在其中存在(H_2-Si)。原于团和HSiO两种类型的硅氢结构。前者是一种不稳定结构,退火温度达到600℃时分解,在红外谱上的吸收峰消失;后者是一种稳定结构,随退火温度的升高,氧含量的增多,向高波数方向移动。这主要是由于氧的电负性对H-Si的影响形成的。     

肇东、枣阳等球粒陨石~(10)Be、稀有气体测定及辐照历史初步研究

~(10)Be是银河宇宙射线粒子和陨石中氧、镁、硅或氮等元素进行核反应的产物。其反应阈能一般大于500MeV。~(10)Be半衰期为1.6Ma,介于~(26)Al和~(53)Mn之间,大量陨石~(10)Be数据积累将促进0.5一10Ma期间地外物质暴露条件研究。本工作对肇东、枣阳、导河、路南等球粒陨石~(10)Be     

中国某些球粒陨石中主量元素的14MeV中子活化分析

本工作采用中子发生器,通过T(d,n)~4He反应产生的14MeV中子,对中国某些球粒陨石以及它们的熔壳、磁性和非磁性组成部分中的氧、硅、铝、镁、铁等主量元素进行了测定,并讨论了陨石中某些主量元素组成的特点。     

有机负氢化学研究新进展

氢是有机化合物中的一个非常重要的化学组成元素,在人类目前已知的900多万种有机化合物中,氢作为一个核心的化学元素几乎存在于每一个有机化合物中,所以有机氢化学(即涉及有机化合物中氢原子化学反应的化学)应该是有机化学的一个中心研究领域.由于有机化合物通常是由碳、氢、氧、氮、硫、卤素等非金属元素组成,而氢原子的电负性(2.2)一般小于碳(2.5)、氧(3.4)、氮(3.0)、硫     

有益人体健康的微量元素

我们的身体内含有60多种元素.碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、钠、钙等,占人体原子总数的99.4％,被称为“宏量元素”;铁、铜、锌、锰、硒、碘、硅、钼、氟、镍、铬等元素含量极少,被称为“微量元素”;还有含量更微少的铝、铅、镉、锑、锡、镭、铍及砷等,叫做“超微量元素”.如果后两者元素多了,将损害身体健康.     

斜方辉石(100)面的表面化学组成和微形貌

对一个承德紫苏辉石和一个Bamble顽辉石的(100)裂理面进行了X射线光电子能谱(XPS)和俄歇电子谱(AES)深度剖析研究, 并进行了原子力显微镜(AFM)观察. (100)裂理面表面的化学组成与体相有明显差别. 与体相相比, 裂理面表面上Si在金属原子总数中的百分比没有明显变化, Ca和Al是增加的, Mg则减少. 2000 s的AES深度剖析表明, 在近70 nm深度内组成元素的原子百分比随着深度略有起伏, 但平均值水平没有明显变化(承德紫苏辉石中的Si除外)；承德紫苏辉石的Al和Si呈互为消长的关系, 这是因为Al-Si是以类质同像替代关系存在的. AFM图像显示(100)裂理面上有成层状生长的多边形形态的丘状生长物, 厚度可在零至几百nm, 它们是在裂理面上次生生长的层状硅酸盐矿物. 上述现象的观测和基本规律对认识风化作用和水岩反应的机理具有意义.     

一种新型中孔3.8nm沸石MCM-41的合成

择型性和酸碱性是沸石分子筛的两种重要性能.沸石的酸碱性可以通过调变骨架元素的种类和比例或经化学修饰等方法来改变.择型性则是由沸石晶体本身的拓朴结构决定的;也就是说,沸石的骨架结构决定了其筛分性能.随着现代化学工业的发展,特别是对重质原料的处理和合成大分子(如生物分子),需要孔径更大的沸石材料.近几年来,也确实出现了一些孔径较NaY沸石大的新型沸石,如由14元氧窗构成的椭圆状孔道结构 0.79 nm×0.87nm     

高铝榍石中P+Mg+F=Si+Al+OH特殊替代的高压效应

榍石是变质岩石中很常见的副矿物.在榍石中有多种常见的元素替代关系,A1和Fe~(3+)常取代八面体中的Ti,同时OH和F取代非四面体中的O.这些元素类质同像替代关系可通过公式Ti+O=(Al,Fe~(3+)+(OH,F)来表示.Smith将榍石的端元组分划分为5种:CaTiSiO_4O(氧钛榍石)、CaFe~(3+)SiO_4OH(羟铁榍石)、CaFe~(3+)SiO_4F(氟铁榍石)、CaAlSiO_4OH(羟铝榍石)和CaAlSiO_4F(氟铝榍石).其中,CaTiSiO_4O和Ca(Al,Fe~(3+))SiO_4(OH,F)之间为不连续固溶体.自然界的榍石中CaAlSiO_4(OH,F)端元组分的含量可在0%～50%之间变化.按照矿物晶格中Al含量的不同,榍石被划分为低铝榍石(X_(Al)<0.25)和高铝榍石(X_(Al)>0.25).在高压和超高压大理岩及产于其中的榴辉岩中,高铝榍石常作为一种高压和超高压矿物产出,在这些高压和超高压榍石中Al常替代八面体位置中的Ti,同时F替代非四面体位置中的O.这种耦合替代关系(Al+F=Ti+O)被认为是高压或超高压变质作用在榍石晶格中的反映,是一种具高压或超高压效应的替代关系.最近我们在产于苏鲁超高压变质带东南端的荣城杨官屯的大理岩中发现含P和Mg的高铝榍石.本文简要地描述了这种高铝榍石的产出特征和矿物化学成分,并讨论了其晶格中的元素替代关系及其高压效应.     

铀的成矿作用与断裂构造

铀是人们很熟悉的一种放射性元素,它的比重很大,每立方米金属铀重达18.7吨(铁的比重为7.9吨/米~3),铀元素的化学性质活泼,具有四价、六价两种价态,是一种亲氧亲石元素,所以它的比重虽大,并不沉入地球深处,绝大部分“悬浮”在地壳上部的硅铝层中,以多种形式(简单的氧化物、复杂的络合物或以类质同象组成多种硅酸盐矿物等)出现.现已查明的铀矿物或含铀矿物达两百余种之多,它们散布于地壳的各大类岩石之中.金属铀在空气中极易氧化,温度稍高甚至燃烧,在自然界中,人们从未见到过金属铀,因此,就误认为铀是一种特别稀少的贵重金属.     

质子激发X射线分析测定环境样品中的痕量元素

质子激发X射线分析(PIXE)是七十年代发展起来的新的元素分析工具。它的特点是以几兆电子伏质子束激发X射线,并以Si(Li)半导体探测器进行X射线能谱测量。 由于质子激发X射线的截面较高,而其韧致辐射又很低,故具有较高的灵敏度;Si(Li)探测器有较好的能量分辨率和较高的探测效率,因此PIXE可同时进行多元素的分析。所以,PIXE能发展为一种快速、灵敏和多元素的分析方法。     

低硫柴油直喷燃烧超细颗粒排放特性研究

对比研究了燃用普通柴油和低硫柴油其排气超细颗粒数量浓度分布及化学成分特征. 结果表明, 相对于燃用普通柴油, 燃用低硫柴油其排气总颗粒质量浓度略有降低, 而数量浓度显著降低, 且降幅随负荷和转速增大. 燃用普通柴油和低硫柴油其排气微粒数浓度粒径分布曲线形状基本相似, 同一测试工况下, 相对于燃用普通柴油, 燃用低硫柴油其排气积聚模态微粒数量浓度变化较小, 而核模态微粒排放显著降低. 发动机排气微粒主要由C, O, Cl, S, Si, Ca, Na, Al, K元素组成, 燃用普通柴油和低硫柴油其排气微粒元素组成基本相似, 但燃用低硫柴油排气微粒中没有发现S元素. 排气微粒中挥发性有机物(SOF)主要成分有饱和烷烃(碳原子数为C15~C26)、有机酸酯和多环芳烃等. 燃用低硫柴油时微粒采样中未发现多环芳烃.     

铁1,10-菲咯啉/MCM-41催化苯酚羟化反应的研究

MCM-41分子筛是最近美国Mobil公司开发出的一种新材料,其孔径范围在2.0～25nm之间,具有较大的Si/Al比和大的比表面积及孔隙率,孔道大小均匀.其对弱极性的环状及芳族化合物具有较大的吸附能力.自这种新型分子筛合成以来,才开始应用于石油炼制及烯烃裂解,歧化的研究.至今还没有关于将MCM-41作为载体,用于负载金属配合物催化剂的报道.本文利用自己合成的MCM-41分子筛作为载体,制成了负载铁的1,10-菲咯啉配合物催化剂(简记FePhen/MCM-41),并将其应用于苯酚的羟化反应,发现其对苯酚的羟化反应具有较好的催化性能.1 实验部分1.1 FePhen/MCM-41的制备将参考文献[3]制得的MCM-41分子筛,取5g放入200mL0.05mol/L的[Fe(Phen)_3]Cl_2乙醇溶液中,室温搅拌24h,抽滤,所得固体用乙醇洗涤3次,以除去MCM-41分子筛表面和孔道内结合不牢的金属配合物.利用原子吸收光谱分析仪,测得负载催化体系中铁元素的含量为0.65%.1.2 MCM-41分子筛及FePhen/MCM-41的表征