三元硅酸盐玻璃相中Al3+离子结构状态的MAS NMR谱研究

波谱学杂志

三元硅酸盐玻璃相中Al3⁺离子结构状态的MAS NMR谱研究

李如璧1, 徐培苍1, 莫宣学2

1.江苏技术师范学院应用材料研究所, 江苏常州 213001; 2.中国地质大学研究生院, 北京 100083

收稿日期:2002-09-26 修回日期:2002-11-22 出版日期:2003-03-05 发布日期:2003-03-05
作者简介:李如璧(1943-)，女，上海人，研究员，长期从事矿物物理和材料化学研究及大学物理教学工作
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(49473180).

²⁷Al³⁺ IONS IN CaO-Al₂O₃-SiO₂ ALUMINOSILICATE GLASSES STUDIED BY MAS NMR

LI Ru-bi1, XU Pei-cang, MO Xuan-xue2

1.Institute of Applied Materials, Jiangsu Teacher's College of Technology, Changzhou 213001, China;
2.Graduate School, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083, China

Received:2002-09-26 Revised:2002-11-22 Online:2003-03-05 Published:2003-03-05
Supported by:
国家自然科学基金资助项目(49473180).

摘要/Abstract

摘要：

采用魔角旋转核磁共振谱(MAS NMR)技术对CaO-Al₂O₃-SiO₂ 三元铝硅酸盐玻璃(简称CAS) 中Al³⁺ 离子的占位进行了系统的定量研究，获得下列结论： 
1. Al³⁺在硅酸盐熔体中，大部分进入四面体替代[SiO₄]^4- 中的Si，成为网络形成子. 另有小部分Al³⁺ 在网络骨架之间，以六配位、五配位和其他配位形式成为网络的修饰子.
2. 设η=N(Al³⁺_IV/N(ΣAl)，即考察区域内，四配位Al³⁺离子数与全部Al³⁺离子数之比. 设γ=N(ΣAl)/N(ΣSi)，即考察区域内全部Al³⁺ 离子数与全部Si⁴⁺ 离子数之比. 则单位四面体的非桥氧数（O_nb/T）与η成反比. 对于不同的γ值，O_nb/T下降的速率不同. γ值越大，下降的速率也越大.

关键词: 核磁共振, 魔角旋转核磁共振谱, 硅酸盐玻璃相, ²⁷Al, ²⁹Si

Abstract:

In this study, the coordination structure of Al³⁺ in CaO-Al₂O₃-SiO₂ aluminosilicate glasses (CAS) was studied using solid-state ²⁷Al and ²⁹Si magic-anglespinning NMR. The results showed that: 1). most Al³⁺ ions in CAS aluminosilicate glasses are present in the form of AlO₄ tetrahedra, and act as networkforming ions. A small part of Al³⁺ ions exist as network-modifying cations in the forms of six-, five- and other- coordinated aluminum. 2). O_nb/T is inversely proportional to η, where O_nb/T is the number of non-bridge oxygen atom per tetrahedra, and η is the ratio of the number of tetrahedral Al³⁺ to the total number of Al³⁺ in the region of interest (ROI). The slope of the O_nb/T vs.η relationship is influenced by γ, where γ is the ratio of the total number of Al³⁺ to the total number of Si⁴⁺in the ROI.

Key words: NMR, magic angle spinning, aluminosillicate glasses, 27Al, 29Si

中图分类号:

O482.53

李如璧1, 徐培苍1, 莫宣学2 . 三元硅酸盐玻璃相中Al3⁺离子结构状态的MAS NMR谱研究[J]. 波谱学杂志.

LI Ru-bi1, XU Pei-cang, MO Xuan-xue2. ²⁷Al³⁺ IONS IN CaO-Al₂O₃-SiO₂ ALUMINOSILICATE GLASSES STUDIED BY MAS NMR[J]. Chinese Journal of Magnetic Resonance.

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