文档介绍:温度对硅酸盐结构的影响:29创核磁共振的结果
摘要
温度对三种硅酸盐结构的影响已经通过 29Si 核磁共振分光镜,以玻璃态样 品的形式进行了研究,并且这些样品具有不同的玻璃化温度。
所研究的组成分别是以及
(CaOZMgOZSqho重要:首先是量热学研究表明绝大多数玻璃态硅酸 盐之间的熵变是由接近于0K以不同速率快速冷却的液体所产生的。并且这样的 话确定能记录起初熔融物的构型差别;其次记录的结构是玻璃态也就是液体处于 玻璃化温度(Tg),这对一些典型的无机物是低于液化温度300~600°C•这些结构 模型的具体数据来源于它们的玻璃态光谱,可能与那些来自于延时学家有着极大 兴趣的液体差别很大。
为了了解我们玻璃态样品的结构,我们已经用了核磁共振分光镜:是一种对 单独核磁周围电子分布的微小变化都很敏感的技术 29Si 包含在内。许多研究已经 表明,对于这个原子核,化学变化的核磁性与许多固态硅酸盐的结构参数相关联。 这些包括了 Si-0键角Si-0键长,以及每个SiO4四面体所连接的氧原子数。我们 应该特别注意最后一个结构的变化,用Qn来表示一个SiO4四面体连接几个氧原 子数。由于对结构环境的敏感性NMR被确认为研究玻璃态硅酸盐的强有力工具, 更多的是,不像许多的技术,对NMR光谱的定量阐述是相对直接的。当峰是由 于不同结构种类时很好被解决,因为在一个合适可行的实验中峰的相关区域和产 生他们中的原子部分是一致的。
实验
三 种 玻 璃 态 被 选 来 进 行 研 究 : (Na2O)33(SiO2)67 ( NDS ) (CaO)10(Na2O)13(SiO2)75(CNS )
(CaOZMgOH(Si02)5o(Di)。样品用含有 57%29Si 同位素的 SiO2,CaC03,
Mg(NO3)2・6H2O和高纯度的Na2CO3。对每一种玻璃态物质而言,粉末状 的试剂都完全的混合在一起;缓慢地除去 CO2 然后熔融和快速冷却;在一个玛 瑙研钵研成细粉末,然后再熔融和快速冷却,产生的玻璃态物质被用来作为后面 描述的热处理的原材料。每一种组成的样品在核磁共振实验完成后都进行了分析。 玻璃态
Di和CNS的成是用微型电子探针分析的。玻璃态NDS的固含量是通过焰 测光法以一式三份的形式惊醒可分析。样品组成被列与表一中。实际分析出的组 成已经应用到所有的计算中。
每一种液体以两种不同的方式冷却,一种慢的和一种快的,为了在每一种组 成中获得两种不同的玻璃化温度不同的玻璃态物质。缓慢冷却的样品是这样制成 的:把一种玻璃态物质放在一个坩埚中,加热到玻璃化温度以上足够长时间来确 保液体的亚稳平衡,然后以给定的速率进行冷却。接近于玻璃化温度的冷却速率
如下:MDS,x 10一2;CNS和Di,3x 10-2°C/s。快速冷却样品的预处理是:在密封的
铂试管中,一高于玻璃化温度的温度对每一种液体进行加热,然后通过过快速把 试管弄平放在两冷冻钼块之间来对整个试管进行冷却。
缓慢冷去玻璃态物质的玻璃化温度是基于一份有关冷却玻璃化价值的文献。 对于每种快速冷却的玻璃体,玻璃化温度是通过 MOYNIHAN etul 方法来估计。 他们的方法是基于以下的预测: Tg 与冷却速率的自然对数成正比,与黏流液体 的活化能成反比。 NDS 粘性流体的活化能数据是