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硼硅酸盐泡沫玻璃的微观结构和耐酸性研究

陈建军  
【摘要】: 本文研究了硼硅酸盐泡沫玻璃的微观结构及其耐稀硫酸腐蚀性。通过红外光谱及TEM分别分析了泡沫玻璃表面结构中存在[SiO4]、[AlO4]、[BO4]架状结构及泡沫玻璃中存在微晶;通过SEM和能谱对泡沫玻璃在稀硫酸条件下的侵蚀进行了分析,分析了不同pH条件下稀硫酸腐蚀对泡沫玻璃结构的影响,最后通过XRD分析了泡沫玻璃中出现的微小晶粒,并对这些微晶的出现进行了解释。 通过红外分析,确定硼硅酸盐泡沫玻璃主要由[SiO4]四面体构成,其中的Si-O结构可能存在3种环状结构;对[AlO4]的特征峰进行分析发现,玻璃结构中没有[AlO4],Al3+以四面体配位的形式进入玻璃结构,与[SiO4]相连接,共同组成了玻璃结构;对[BO3]的特征峰进行分析发现,玻璃结构中B和O的元素大都以[BO4]、[BO4]和[BO3]的聚合和[BO3]和[SiO4]连接的形式存在,并没有单独存在[BO3]。另外,分析了不同配方的基体,发现碱金属离子的大小不会影响其架状结构。 通过硼硅酸盐泡沫玻璃的TEM和XRD分析,发现存在少量的微晶,微晶尺寸在10至100nm范围内,对微晶的成分进行了分析,确定为C和B2O3晶体,C的出现是由于C发泡不完全,有少量的C进入玻璃体结构;而B2O3晶体的出现,是由于[BO3]不参与玻璃的架状网络结构,只是在[BO4]之间起连接作用,结合力较弱,有少量的析出。在整个样品的观测中,并没有发现较大的晶粒。 分析认为:酸性溶液中的H+很难直接与泡沫玻璃中的非桥氧结合,造成结构的破坏,H+主要与K+相互扩散进入玻璃体造成腐蚀。通过SEM观测了硼硅酸盐泡沫腐蚀前后表面形貌的变化,没有出现明显的腐蚀现象,在能谱观测中发现, Kmol%成线性变化,扩散过程主要发生在了玻璃表层。


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