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磷酸鐵玻璃體系部分的結構特征和性質 迄今為止許多人都對磷酸鹽玻璃進行了研究,但其較差的化學耐久性,磷酸鹽玻璃的技術應用相

作者:混史小郎君

磷酸鐵玻璃體系部分的結構特征和性質

迄今為止許多人都對磷酸鹽玻璃進行了研究,但其較差的化學耐久性,磷酸鹽玻璃的技術應用相當有限,已知的幾種具有高耐水腐蝕性能的玻璃,它們的特性(低熔點、高熱膨脹系數、生物活性、光學特性等)使這些玻璃成為許多技術應用的重要潛在候選者。

研究發現,引入氧化物,進而提高磷酸鹽玻璃的化學耐久性,玻璃與某些類型的核廢料的協同作用表明,可能存在比硼矽酸鹽玻璃腐蝕速率更低的廢料形式,具有高化學耐久性,與硼矽酸鹽玻璃相比,磷酸鐵玻璃被認為是某些類型核廢料玻璃化的更好候選者。

比較钴和鐵的抑制腐蝕效果,研究系清單明,當钴含量增加時,結構會發生變化,并導緻從正磷酸鹽聚合到焦磷酸鹽基團的重要趨勢,這是化學耐久性提高的根源,磷酸鹽玻璃是通過直接熔化來制備的O(钴純度 43% - 47%)具有适當比例的混合物。

将試劑充分粉碎,然後放入瓷坩埚中,它們首先在300℃下加熱2小時,然後在500℃下保持1小時以完成分解,将反應混合物加熱至850℃。1小時,最後在1080℃下30分鐘,将均勻液體倒入預先加熱至 200°C 的鋁盤中以避免熱沖擊。

獲得直徑約5至10毫米、厚度約1至3毫米的顆粒,将樣品用碳矽砂紙(具有足夠高的 CSI)抛光,用丙酮清潔并浸入含有 100 ml 蒸餾水的耐熱玻璃燒杯中并加熱至 90°C,樣品表面必須連續 21 天持續浸沒在蒸餾水中。

根據作為時間函數的品質損失來評估溶解速率,所研究的磷酸鹽玻璃的紅外光譜在 400 至 1600 cm 的頻率範圍内測定使用傅裡葉變換紅外光譜儀,最後将樣品研磨并與 KBr(溴化鉀)混合,KBr 在紅外光譜中是透明的,可用作模闆。

玻璃态首先從光澤和透明度方面得到證明,用于測量以鄰苯二甲酸鹽為浮動媒體的玻璃的密度,通過配備全系統微量分析儀 (EDX-EDAX) 的掃描電子顯微鏡 (SEM) 對樣品玻璃的微觀結構進行了表征。

實驗證明,當玻璃中 CoO 含量增加時,焦磷酸基團數量增加,而不利于偏磷酸基團,其中,振動帶分别指定為焦磷酸基團的伸縮振動模式與偏磷酸基團的振動模式,正如預期的那樣,X 射線衍射證明了所有研究的玻璃樣品的玻璃質特征。

磷酸鹽玻璃研究,表明玻璃化轉變溫度和結晶溫度與 CoO 含量的關系,解釋了高熱穩定性,這些光譜顯示了,從正磷酸鹽和低聚磷酸鹽相到以焦磷酸鹽為主的低聚磷酸鹽相的結構演變,與S4的XRD圖案。

玻璃系列通過在1080℃下直接熔化制備,這些玻璃的結構和化學耐久性已使用密度、X 射線、DTA、衍射、紅外和掃描電鏡等多種技術進行了研究,對所有玻璃溶解速率的研究表明,當 CoO 含量增加而損害,化學耐久性會得到改善。

玻璃化磷酸鹽的比品質(密度)随着摩爾分數的增加而增加,根據計算的氧的共價半徑值表明,金屬-氧-磷 (Co-OP) 的增強程度相對較高鍵,紅外光譜分析表明,磷酸鹽玻璃中 CoO 含量的增加不利于化合原子。

結果導緻形成低聚磷酸基團大部分焦磷酸鹽以正磷酸鹽和偏磷酸鹽和/或環狀偏磷酸鹽基團為代價,對在 502°C 至 663°C 之間退火 72 小時的玻璃進行 X 射線衍射分析,證明随着 CoO 含量的增加,結晶相向富含焦磷酸鹽的低聚磷酸鹽相演變。

這種現象的解釋是,堿離子是主要的改性劑氧化物,它通過産生從過磷酸鹽鍊到偏磷酸鹽、焦磷酸鹽和更短的孤立正磷酸鹽鍊的越來越短的鍊,很容易使玻璃體網絡解聚,這種加劇的解聚導緻形成大量容易水合的鍵,進而大大降低玻璃的化學耐久性。

研究了磷酸鹽玻璃(0 ≤ x ≤ 25; mol%)的結構和性能,磷酸鹽樣品玻璃的結構主要由低聚磷酸鹽、單元組成,并且CoO導緻Q 0單元向Q 1單元的轉化,通過增加玻璃網絡中CoO含量來提高玻璃化轉變溫度,進而提高熱穩定性。

提高玻璃化轉變溫度可以提高化學耐久性,SEM顯微照片表明,随着CoO的增加,微晶明顯減少,導緻玻璃浴和微晶之間存在相對較大的平衡,更好地了解磷酸鹽玻璃結構對于行業開發技術玻璃以實作良好的性能非常重要。

參考文獻

1.《磷酸鹽玻璃在水溶液中的溶解》

2.《IOP 會議系列:材料科學與工程》

3.《系統玻璃體部分的結構和耐久性研究》

4.《磷酸鐵 (III) 玻璃的精加工和結構研究》

磷酸鐵玻璃體系部分的結構特征和性質 迄今為止許多人都對磷酸鹽玻璃進行了研究,但其較差的化學耐久性,磷酸鹽玻璃的技術應用相
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