功能材料电气石的物理结构和性能关系研究.pdfVIP

张多等：功能材料电气石的物理结构与性能关系研究 675 功能材料电气石的物理结构与性能关系研究。 张 多1，任 飞2 摘要： 首先采用化学分析方法对内蒙古电气石样 品的矿物成份进行了初步的分析和确定。采用穆斯堡 MgO、CaO和Na：O。进一步确定此样品为黑电气石。 尔谱(MS)、X射线衍射分析(XRD)、红外光谱分析对化学分析结果进行重量修正，计算出电气石样品晶 (IR)等分析测试手段对其结构特征、不同温度下的物体化学式，结果为： 相转变以及电气石的晶胞参数进行了分析和计算，研 (Nao．2823Cao．322s)o．6呲(Fe3七．6568MgI朋I‘Fe2专．036l 究了内蒙电气石晶体的铁离子占位形式、相变温度以 Tio．105lCro．啪．Mm．o∞8)2．8瑚 及热处理温度下官能团的变化。研究结果表明，电气 (Al‘．6。辐Sio．380lFeo．口2¨)6．0000Si6．oo∞018．咖岛．7017 石样品中铁离子有不同的近邻环境，存在次近邻效应。 09．o∞o(OH2．口53l，01．o‘69)‘．oo∞ 温度为850℃左右，电气石晶体开始发生相变；温度达 将电气石样品晶体化学式与黑电气石理想的化学 到1000℃以上时，样品结构发生根本性变化甚至完全式[¨ENaFe。A16 分解。随着热处理温度的升高，晶胞参数呈现先缩小 研究的电气石除富Fe外，还具有富Ca的特征。类质 后膨胀的渐变过程，其原因在于类质同像替代和热应 同象替代主要是Y位置上的Mg—Fe替代和X位置七 力作用使晶格的基本结构发生了变化，这也反映了电 的Na-Ca替代，另外，还存在OH-O的替代。 气石样品的结构变化过程。红外光谱分析补充说明了 3结果分析及讨论 电气石样品的热处理温度下的相变过程。 关键词： 电气石；穆斯堡尔谱；X射线衍射；红外光谱 3．1穆斯堡尔谱实验 中图分类号：TF802．1 文献标识码：A 对不同处理温度下的电气石样品进行了穆斯堡尔 文章编号：1001—9731(2009)增刊一0675-04 谱实验分析。实验结果如图1所示。图中圆点为实验 数据，实线为拟合曲线。由样品的穆斯堡尔谱图可以 1 引 言 看出，常温的穆斯堡尔谱(图1(a))由5个双峰组成，预 电气石(tourmaline)是电气石族矿物的总称，是以 含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿 双峰，预处理温度为800℃的样品的穆斯堡尔谱(图1 物。因其具有矿物独特的性质及产品的高附加值，在 环保、电子、医药、化工、建材等领域，受到世界各国的 穆谱中包括二套六线峰和双峰迭加的铁磁性亚谱[5】 普遍重视。我国是一个电气石资源十分丰富的国家， 除了一部分电气石作为宝石及仪器设备部件外，还有 品其谱图均分裂为多重双峰，说明样品存在次近邻效 大量的如黑电气石这样的资源没有得到开发与利用， 应；同时根据样品的同质异能移位，表明除Y和Z位 有关电气石的基础研究相对薄弱，使电气石产品在我 置上存在Fe2+和Fe3+之外，还存在电子非局域化。 国的市场占有率很小，电气石产品的推广和普及程度 1080℃预处理样品的穆斯堡尔谱观测到两组六线谱。 也受到了限制[1~3]。因此，进一步加强电气石基础研理论上分析预期在磁铁矿的穆斯堡尔谱中应该出现3 究，融合相关学科与专业的知识、理论和研究方法，尤 组六线谱，由于在八面体晶位中在Fe2+和Fe3+之间存 其是对电气石化学组成、结构等方面进行研究是十分 在电子交换即电子离域现象，八面体上F孑+和F≯+的 必要的。