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用固体核磁共振结合其它技术,对硫酸化的氧化锡和硫酸化的氧化锆的酸性,含有过氧的羟基磷灰石的局部结构,α-SiAlON陶瓷的结构和相转变规律等进行了一些基础性的研究。得到如下结果:
应用氘代吡啶、2-13C-丙酮、三甲基膦和三甲基膦氧作为探针分子,结合多核固体核磁共振技术,研究了ZrO2、SO42-/ZrO2、SnO2和SO42-/SnO2的酸性。SO42-键合在ZrO2和SnO2的表面产生了新的Bronsted酸位,这些酸位的酸性比沸石HZSM-5强,但比100%H2SO4要弱。固体核磁共振实验证实SO42-/SnO2的酸性要比SO42-/ZrO2的酸性强。SO42-/ZrO2的表面同时存在Bronsted酸和Lewis酸,但在SO42-/SnO2的表面只存在Bronsted酸。
用X射线粉末衍射、红外和拉曼光谱、扫描电子显微镜以及固体核磁共振等多种技术,研究了羟基磷灰石和含有过氧的羟基磷灰石的局部结构。实验结果表明含有过氧的羟基磷灰石包含有少量的部分脱羟基后又水合的羟基磷灰石和氢氧化钙。羟基磷灰石晶格中过氧离子的引入导致了晶体中氢环境的改变,并使晶体的形貌也发生了一定的变化。引入过氧根离子后,晶格中沿着c轴的部分OH-中的H与邻近的O之间的距离变长了,而不是形成了氢键。
用固体核磁共振和X射线粉末衍射方法研究了用燃烧合成方法制备的α-SiAlON粉末,研究了其组成和相转变规律。α2-SiAlON的29Si MAS NMR谱的化学位移和β-Si3N4及α2-Si3N4的非常相近,表明在α2-SiAlON中,大量的硅还是处于SiN4配位状态。α2-SiAlON的27AlMAS NMR谱的化学位移在95.5-99.9 ppm区间,配位状态为AlOxN4-x(0≤x≤4)。而且其峰宽明显增大,可能是由于AlOxN4-x(0≤x≤4)中X的值有一个分布范围。在27AlMAS NMR谱中,我们都能检测到AlO4或AlO6配位状态的峰,表明在燃烧合成产物中,有玻璃态相的存在。通过比较AlO4和AlO6配位状态的峰的相对强度,我们发现辅助生成α-SiAlON的共存液相的组成和结构并不是固定的,而是随着燃烧合成温度的变化而变化。当用CaF2代替CaO或CaCO3作为钙源时,氧含量相对较低的Caα2-SiAlON可以被制备出来。实验结果表明,充足的氧是形成α2-SiAlON的必要条件,存在一个氧含量的最低极限值,只有高于这个极限值时,α2-SiAlON。才能生成。