MoO3在E玻璃中溶解度及玻璃结构的研究

我国某动力堆高放废液中有较高含量的Mo,这会导致玻璃固化过程中黄相的产生,从而影响固化体性能,所以提高Mo在固化体中的溶解度对提高固化体的废物承载能力十分重要。采用XRD、红外和Raman分析固化体的物相和网络结构变化,DSC分析固化体的玻璃化转变温度,对MoO₃在E玻璃中的溶解度及MoO₃对玻璃网络结构和玻璃化转变温度的影响进行了研究。结果表明:相较于传统硼硅酸盐玻璃,E玻璃对MoO₃具有较好的包容性,MoO₃在E玻璃中的最大溶解度为6%(质量分数),该溶解度下的玻璃化转变温度为882℃,随着MoO₃掺量增加,Q¹占比增加,Q²、Q³、Q⁴总占比减少,玻璃网络结构发生解聚,当MoO₃掺量超过溶解度极限时会析出CaMoO₄晶体。     

MoO3对玄武岩玻璃结构及性能的影响

三氧化钼在硼硅酸盐玻璃系统中的溶解度非常低,其在核废料玻璃中的过量存在可导致易溶“黄相”的形成。本实验以天然玄武岩制备的玄武岩玻璃为基体,掺入不同含量的MoO₃制备玻璃固化体。采用X射线衍射分析、场发射扫描电子显微镜等测试手段对不同条件制备的玻璃固化体进行表征,研究了MoO₃添加量对玻璃固化体微观形貌、理化性能、化学稳定性的影响。结果表明:MoO₃的大量引入将使玄武岩玻璃析出CaMoO₄。随着MoO₃添加量增加,玻璃固化体Tg下降,密度上升。其钼酸盐最大溶解度为5.5%(质量分数),高于硼硅酸盐玻璃系统,此时玻璃化转变温度、密度分别为619℃、2.70 g/cm²。玄武岩玻璃富含铝,通过对硼硅酸盐玻璃和玄武岩玻璃成分的对比分析,这是其具有优异钼酸盐溶解度的主要原因,玄武岩玻璃固化体28天的浸出液Mo浸出率为8.5×10^-6 g/(m²·d),与广泛使用的硼硅酸盐玻璃相当。     

Al2O3/SiO2对铝硼硅酸盐玻璃结构与性能的影响

采用高温熔融法制备了铝硼硅酸盐玻璃。通过改变玻璃组成中Al₂O₃/SiO₂比,研究了玻璃组成对玻璃性能的影响。通过光电子能谱(XPS)和核磁共振波谱(NMR)分析了玻璃的结构。结果显示,在Al离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构和少量五配位[AlO₅]、六配位铝[AlO₆]结构,Si离子主要形成Q4结构;在Si离子多的玻璃中,Al离子主要形成[AlO₄]结构,Si离子主要形成Q⁴和Q³结构。随着Al₂O₃/SiO₂比的增大,玻璃中桥氧(BO)数减少,形成[BO₄]和[BO₃]构成的硼氧环结构。这些玻璃结构的变化导致玻璃的热膨胀系数、玻璃转变温度和玻璃软化温度随着Al₂O₃/SiO₂比的改变而变化。     

Fe2O3对含铈钙钛矿玻璃陶瓷物相结构及化学稳定性的影响

本文以典型SiO₂-B₂O₃-CaO-Na₂O-TiO₂硼硅酸盐玻璃为基础玻璃,采用热处理析晶法制备含铈钙钛矿玻璃陶瓷固化体。通过DSC、XRD、FTIR、SEM-EDS、ICP等测试方法研究了不同Fe₂O₃含量对该固化体物相结构及化学稳定性的影响。结果表明,随着Fe₂O₃的掺入,CeO₂晶体衍射峰强度逐渐减弱,钙钛矿(CaTiO₃)晶粒分布的均匀程度呈先升高后降低的趋势,所有元素的归一化浸出率呈先降低后升高的趋势。当Fe₂O₃含量为6%(质量分数)时,CeO₂晶体消失,晶粒的分布最为均匀,所有元素的归一化浸出率最低。28 d后,所有样品中元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均低于10^-3数量级,这表明所制备的玻璃...     

磷石膏中可溶性磷对硅酸盐水泥性能的影响

本文通过向磷石膏中外掺可溶性磷，研究了可溶性磷含量对硅酸盐水泥与外加剂相容性及其强度的影响。研究结果表明，磷石膏中可溶性磷的含量影响着水泥与外加剂的相容性，外掺H₃PO₄、H₂PO₄^-、HPO₄^2-时，随其掺量的增加，硅酸盐水泥与外加剂的相容性逐渐变差。相对于天然石膏而言，磷石膏中可溶性磷的含量仅引起硅酸盐水泥早期强度有所降低。     

CaO含量对镧硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相和化学稳定性的影响

采用熔融冷却法制备了Na₂O-CaO-La₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃,经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO₂对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示:随着CaO含量增加,硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强,其他晶相的衍射峰减弱直至消失,当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa₄(SiO₄)₃O晶相的玻璃陶瓷样品;CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响,CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大;采用PCT法浸泡28 d后,所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率(g·m^-2·d^-1)均保持在10^-3数量级以下,表明其具有优异的化学稳定性,且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明,硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。     

锆在硼硅酸盐玻璃的溶解度研究

Zr是乏燃料后处理的典型元素，它作为燃料包壳组件存在，是一种裂变产物。以SiO₂-B₂O₃-Na₂O-Al₂O₃-CaO-BaOLi₂O-MgO基础玻璃珠为玻璃基体，将Zr按质量分数梯度0、3%、6%、9%、12%、15%、17%和18%掺入玻璃基体中进行烧制。通过XRD、SEM、FT-IR、DTA、ICP-OES等表征手段对Zr在硼硅酸盐玻璃的溶解度进行了探究。Zr在本研究硼硅酸盐玻璃中的溶解度为17%，超过溶解度将会以ZrSiO₄晶体析出；玻璃化转变温度随着Zr的掺入先提高后降低；玻璃的密度随Zr的掺入量的增加而增大，而摩尔体积随其掺入量的增大而减小；通过28天的产品一致性测试(PCT)，得出该玻璃中的Si元素、Na元素和Zr元素浸出率的数量级分别为10-6～10-5g/(m²·d)、10^-5g/(m²·d)和10^-8g/...     

B2O3对低膨胀硼硅酸盐玻璃结构及性能影响的研究

以Na₂O-B₂O₃-SiO₂低膨胀玻璃为基础玻璃体系,用B₂O₃逐步取代SiO₂,采用高温熔融法制备出低膨胀硼硅酸盐玻璃。通过红外光谱、扫描电镜分析了玻璃微观结构,X射线光电子能谱分析了桥氧和非桥氧含量,研究了B₂O₃含量对硼硅酸盐玻璃机械性能、热膨胀性能和紫外-可见光透过率的影响。结果表明:B₂O₃含量的增加使玻璃结构中的[BO₃]增多,玻璃分相逐渐加重;该体系玻璃的机械性能良好,显微硬度达802 kg/mm²,抗折强度达147 MPa;转变温度和软化温度都逐渐降低,热膨胀系数逐渐增加;玻璃样品的可见光透过率在90%左右,无明显规律,[BO₃]增多,玻璃结构中非桥氧的含量增加,玻璃的紫外-可见光透过率逐渐降低。     

B2O3对LTPS用基板玻璃结构和黏温性能的影响

以LTPS用无碱基板玻璃配比料方,探讨B₂O₃对无碱硼铝硅酸盐玻璃结构和黏温性能的影响。通过红外光谱和X射线光电子能谱对玻璃试样进行网络结构分析,并测试了玻璃试样的高温黏度、软化点温度、退火点温度和应变点温度。结果表明:B₂O₃含量较低(0.13%)时,B³⁺以四配位的[BO₄]存在;随着B₂O₃含量升高,满足[BO₄]形成之外的B;逐渐以[BO₃]的形式存在;[BO₃]含量增多,玻璃黏度逐渐下降。     

玻璃网络结构对CsPbI3钙钛矿量子点玻璃光学性质的影响

采用高温熔融-热处理技术,以Cs₂O、PbI₂和NaI为CsPbI₃量子点前驱体,制备了CsPbI₃量子点掺杂硼硅酸盐玻璃。X射线衍射和透射电镜观察表明,在玻璃内部析出了CsPbI₃量子点。随热处理温度上升或B₂O₃含量的增加,发光峰和吸收边出现红移,荧光强度和量子产率先增大后减小,量子点的荧光衰减寿命逐渐增长。进一步分析表明,随着B₂O₃含量增大,玻璃中二维（2D）网络结构增多,Cs⁺、Pb²⁺和I^-移动能力增强,有利于CsPbI₃量子点析出和表面缺陷钝化。CsPbI₃量子点掺杂硼硅酸盐玻璃的可调谐红光发射,在可见波段激光器和白光LED等领域具有潜在应用。     

Mo对含Nd硼硅酸盐玻璃的析晶动力学影响研究

乏燃料处理产生的高放废物处置是国内外研究重点，其中Mo的研究是热点问题。以SiO₂-B₂O₃-Na₂O-Al₂O₃-CaO-Nd₂O₃为基础玻璃配方制备含Nd的硼硅酸盐玻璃，向玻璃中加入以摩尔分数0、2%、4%和6%为梯度的MoO₃进行烧制。先通过XRD和Raman测试分析得出在MoO₃掺入量为4%开始析出CaMoO₄晶体；然后对Mo-0,Mo-2和Mo-4进行析晶动力学分析，探究出在MoO₃掺量在0～2%时，析晶活化能降低，在2%～4%掺量时析晶活化能升高；最后对不同MoO₃掺量样品在830℃下保温3h进行二次析晶处理，在仅含Nd₂O₃的样品中主要析出的是磷灰石[Ca₂Nd₈(SiO₄)     

Na2O-Li2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构与性能的分子动力学模拟

磷硅酸盐玻璃因有着良好的生物活性和光学性能,已广泛用于生物材料、光纤等领域。运用分子动力学模拟方法研究Li₂O含量对Na₂O–Al₂O₃–SiO₂–P₂O₅玻璃的微观结构以及扩散性能影响,着重讨论了其微观结构与维氏硬度,扩散系数之间的关系。结果表明:玻璃的磷网络聚合度（Q^p）随着Li₂O逐渐替代Na₂O而增加,硬度随着Q^p的增加而增大。体系中Li⁺的自扩散系数比Na⁺大,即Li⁺比Na⁺更易扩散。Li⁺的势垒随着Li₂O增加而逐渐变小,Li₂O对Na₂O取代有益于Li⁺扩散。     

Al2O3含量对无碱铝硼硅玻璃网络结构的影响

采用高温熔融法制备了不同氧化铝含量的SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3-MO(M=Mg²⁺、Ca²⁺、Sr²⁺)系统无碱铝硼硅酸盐玻璃。通过X光电子能谱(XPS)和红外光谱(FTIR)对玻璃样品进行了结构分析,并对其性能进行检测。结果表明,在铝硼硅酸盐玻璃中,随着氧化铝含量的增加,更多的铝离子与游离氧参与组成玻璃网络结构的形成,与此同时,碱土金属离子进入玻璃网络空隙,导致玻璃的介电性能和密度改变,介电常数在氧化铝含量(摩尔分数)为11.4%附近出现极大值。玻璃中的游离氧或是形成[AlO_4]进入玻璃网络或是与铝离子形成[AlO_6],数量不断减少。随着氧化铝含量的增加,密度和硬度的变化趋势为先增大后减小,且均在氧化铝含量(摩尔分数)11.6%和12.2%时出现了极大值。     

钛酸锶钡微晶玻璃的铈掺杂效应研究

通过X射线光电子能谱、紫外-可见漫反射光谱、傅里叶变换红外光谱和拉曼光谱研究了(Ba,Sr)TiO₃微晶玻璃的铈掺杂效应。玻璃体系为BaO-SrO-TiO₂-Al₂O₃-SiO₂(Ce摩尔分数为0%、1%、2%、3%)。随着Ce摩尔含量增加,Ce在(Ba,Sr)TiO₃晶格中的占位从Ce⁴⁺取代Ti⁴⁺位的形式逐渐变成了以Ce³⁺进入Ba²⁺/Sr²⁺位的形式,伴随Ce³⁺和Ce⁴⁺离子相对含量的变化。玻璃中添加CeO₂增加了网络结构的连通性。在微晶玻璃中,随着Ce摩尔分数的增加(0%到2%),禁带宽度减小,电子跃迁所需能量降低,价带电子易从价带跃迁至导带,电导率增加;相反地,Ce摩尔分数从2%增加到3%时,禁带宽度增加,电导率下降。拉曼光谱结果证实了铈离子(Ce³⁺和Ce⁴⁺)在(Ba,Sr)TiO₃晶格中的取代,并发现铈掺杂改变了该晶相的四方性。     

铜浆料用ZnO-B2O3-SiO2-BaO玻璃的结构和性能

本文以铜浆料用ZnO-B₂O₃-SiO₂-BaO玻璃为对象，通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、核磁共振铝谱(²⁷Al NMR)、差示扫描量热(DSC)和扫描电子显微镜(SEM)等表征方法，研究了ZnO含量对其结构和性能的影响。结果表明，随着ZnO含量的增加，玻璃试样中BO/NBO(摩尔比)、玻璃试样的平均桥氧数和[ZnO₄]/[ZnO₆]摩尔比均先增大后减小，[BO₄]/[BO₃]摩尔比增大，[AlO₆]和[AlO₅]摩尔占比增大，[AlO₄]摩尔占比降低。玻璃试样网络结构连接度整体先致密后疏松，且当ZnO的质量分数为36%时玻璃试样网络结构最为致密。当ZnO质量分数从32%增加到42%时，玻璃试样的DSC曲线中玻璃化转变温度T_g、起始烧结温度T     

Na2O-Al2O3-SiO2-P2O5玻璃的结构和析晶性能研究

采用熔融-淬冷法制备了不同(Al₂O₃+P₂O₅)含量的碱铝硅酸盐玻璃,通过拉曼光谱、X射线衍射光谱、扫描电镜研究了其结构特征和析晶性能。发现随着(Al₂O₃+P₂O₅)含量减少,玻璃中Na₂O含量增加,玻璃化转变温度从685 ℃降低到622 ℃,当减少至摩尔分数为22%时,出现析晶峰且起始析晶温度降低。拉曼光谱表明Q⁴_P对应的拉曼峰强度变低且逐渐向低波数方向移动,说明Na₂O作为网络修饰体使硅酸盐玻璃结构逐步解聚,玻璃的析晶能力逐渐增强。结果表明:当(Al₂O₃+P₂O₅)摩尔分数为22%时热处理后的样品存在晶型转变,700 ℃热处理时以NaAlSiO₄霞石晶体为主,900 ℃时转变为以Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂霞石晶体为主。当(Al₂O₃+P₂O₅)的摩尔分数为21%和20%时,热处理后的样品能稳定析出Na₃PO₄和Na_6.8Al_6.3Si_9.7O₃₂晶体。热处理后的样品析出了耐酸侵蚀性较差的富磷相和Na₃PO₄晶体,导致化学稳定性变差。     

硫酸铅在硼硅酸盐玻璃熔体中的溶解特性

针对高硫、高钠的高放废液玻璃固化过程中Na₂SO₄极易分解和分相的问题,本文提出在模拟高放废液中加入适量Pb(NO₃)₂溶液将Na₂SO₄转变成PbSO₄,再利用熔融法制备硼硅酸盐玻璃固化体。首次采用在钢铁材料中广泛应用的高温激光共聚焦显微镜原位观察PbSO₄在玻璃熔体中的溶解特性,并探究不同温度(800～1 150 ℃)下PbSO₄与硼硅酸盐玻璃混合熔制后的热稳定性以及玻璃体中的硫含量。结果表明:在硼硅酸盐玻璃中掺入6%(质量分数,以SO₃计)PbSO₄的样品在800 ℃和900 ℃为均匀的玻璃陶瓷,其中800 ℃时主要含SiO₂及少量BaSO₄、PbSO₄晶体,900 ℃时SiO₂晶体减少,BaSO₄晶体增多,PbSO₄消失并出现CaMgSi₂O₆晶体;样品在1 000 ℃时玻璃表面开始出现由PbO、BaSO₄、LiNaSO₄晶体组成的白色分相,在1 000～1 100 ℃时圆形PbO晶体逐渐长大,BaSO₄晶体由块状变为条状;样品在800～1 000 ℃时玻璃体中的硫含量基本保持不变,随着温度进一步升高硫含量迅速下降。     

WO3对零膨胀锂铝硅封接玻璃流动性的影响与作用机理

密封连接石英玻璃被广泛应用于航空航天、半导体加工以及微机电系统真空连接等领域。改进的低膨胀Li₂O-Al₂O₃-SiO₂(LAS)系微晶玻璃可以用于封接石英玻璃,但存在流动性不佳的难题。本文通过掺入WO₃对LAS系微晶玻璃进行改性,利用线膨胀系数分析仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪、高温烧结影像仪、扫描电镜,研究了掺入WO₃后LAS玻璃封接石英玻璃的机理。结果表明:WO₃对LAS玻璃的析晶产生先增强后削弱的影响; WO₃掺量越大,热膨胀系数越大,当掺量达到5.0%(质量分数)时,热膨胀系数提升至5.69×10^-7 ℃^-1;流动性与润湿性随着掺量增加而提升,铺展面积随掺量增加而增大,润湿角随掺量增加而减小,有效改善了LAS玻璃本身流动性不足的问题;LAS玻璃与石英玻璃之间主要是通过化学元素迁移实现封接。     

塑钢纤维磷渣混凝土弯曲性能研究

以不掺塑钢纤维的磷渣混凝土为基准,对纤维长度为30 mm、40 mm、55 mm和纤维掺量为3 kg/m³、6 kg/m³、9 kg/m³的塑钢纤维磷渣混凝土进行四点弯曲试验,研究不同纤维长度和纤维掺量对磷渣混凝土弯曲性能的影响规律。研究结果表明:随着塑钢纤维长度和掺量的增加,磷渣混凝土的抗弯强度随之增加,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为3 kg/m³时,对磷渣混凝土抗弯强度增强效果最佳,抗弯强度比基准组提高了56%;随着塑钢纤维长度和掺量的增加,磷渣混凝土弯曲韧性指数不断增大,弯曲韧性不断提高,塑钢纤维长度为55 mm,掺量为9 kg/m³时,弯曲韧性指数I₂₀比基准组提高了9.8倍。     

ZnO-B2O3玻璃对Li2Zn3Ti4O12-CaTiO3复合陶瓷低温烧结及性能的影响

采用传统固相反应法制备0.94Li₂Zn₃Ti₄O₁₂-0.06CaTiO₃(LZT-CT)复合陶瓷,采用高温熔融法制备ZnO-B₂O₃(ZB)玻璃;以ZB玻璃为烧结助剂,研究了添加不同质量分数(x=0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%)的ZB玻璃对LZT-CT复合陶瓷的烧结特性、物相组成、微观结构以及微波介电性能的影响。结果表明:ZB玻璃能有效地将LZT-CT复合陶瓷的烧结温度从1 175 ℃降低到875 ℃,并促进了LZT-CT复合陶瓷的致密化。当ZB玻璃掺量x≤2.5%时,LZT-CT复合陶瓷中除了LZT、CT相,没有出现其他新相。随着ZB玻璃添加量增加,复合陶瓷的体积密度、介电常数(ε_r)、品质因数(Q×f)均先增加后减小,谐振频率温度系数(τ_f)变化不大,在(-2.25~4.51)×10^-6/℃波动。当ZB玻璃掺量为2.0%时,LZT-CT复合陶瓷在875 ℃烧结2 h,获得最大体积密度(4.22 g/cm³)以及优异的微波介电性能,ε_r=23.9,Q×f=58 595 GHz,τ_f=-0.14×10^-6/℃。