同步辐射在矿物高压构造研究中的应用

同步辐射在矿物高压构造研究中的应用

一、同步辐射在矿物高压结构研究中的应用(论文文献综述)

郭思洋[1](2021)在《高压下二氧化碳和二氧化硅的相变与弹性性质研究》文中提出高压作为极端物理条件的一种,可以改变物质的结构力学性质。在简单的小分子体系中,高压可使原有分子结构改变,化学键发生重组,从而出现新结构、新性质、获得新材料(如光学非线性、高能密度和超硬特性)。高压下典型Ⅳ主族氧化物的性质研究,一直受到各领域科研工作者的广泛关注,在基础研究和实际应用中均具有重要的科学意义。其中二氧化碳作为Ⅳ主族氧化物的第一个组成成员,也是唯一一个在常态下以气体形式存在的物质,在高温高压下会转变为一系列具有不同晶体结构、化学键合的类二氧化硅型延展固体,堪称为结构炼金术。广义上说,高压可以为Ⅳ主族氧化物的研究搭建桥梁,使二氧化碳和二氧化硅具有周期性的相似特征。CO2和SiO2在高压等极端条件下会发生各种结构相变、拥有复杂多变的相图,开展相关高压研究不仅可以加深对其自身结构和性质的了解,还可以为简单小分子体系及其他氧化物的研究提供新的线索和思路;另一方面,二氧化碳在地球深部碳循环、氧逸度和下地幔的化学组分变化中发挥着至关重要的作用;二氧化碳还赋存于火星与金星等其他星体中,是其重要的组成成分,因此对其进行高压下行为和性质的研究可以帮助人们深入了解星体的组成和内部运移。此外,二氧化硅作为地球内部的主要组分和具有广泛应用价值的工程材料,开展其在极端条件下的结构性质研究不仅有助于对地球内部二氧化硅高压相的探索,还可以为基础氧化物致密化机制等提供基础实验数据和思路。本论文以CO2和SiO2为研究对象,对其高压下的行为展开系统的研究,得到的研究成果如下:1、通过同步辐射X射线衍射和布里渊散射对高温高压下的CO2相I展开系统研究,获得了300 K,400 K,580 K三条等温线上CO2相I的声速、密度、弹性模量随压力的变化关系,发现相I在300 K,12.19 GPa转变为相Ⅲ,在580K,10.83 GPa转变为相Ⅳ,发现应力对二氧化碳相I在不同温度下相转变的影响。弹性模量C11,C12和KS随压力升高而增大,剪切模量C44和G随压力升高呈现略微软化的趋势。与其他分子晶体相比,CO2相I的弹性各向异性较小。此成果为高温高压极端条件下二氧化碳的研究提供了新的物理图像和指引。2、通过集同步辐射X射线衍射和布里渊散射于一体的实验设施对CO2相Ⅳ的结构和弹性进行详细而深入的研究。由于目前针对相Ⅳ的结构仍存在争议,因此通过对相Ⅳ进行拉曼散射研究,发现相Ⅳ可能为正交晶系和四方晶系,排除了具有菱方晶系(空间群R(?)c)结构的可能。并通过声速和密度的反演推算首次获得了CO2相Ⅳ的弹性常数信息,发现所有弹性模量均随压力的增大而增加,通过对比二氧化碳的诸多不同相的体模量,指出相Ⅳ属于分子晶体。3、通过拉曼散射、布里渊散射对高压下α-石英的声速和振动行为进行了研究。布里渊散射研究发现单晶α-石英在本实验压力范围内声速随旋转角度的变化趋势一致,同一角度下声速随压力增加持续增大。拉曼散射研究发现常压下位于128 cm-1和265 cm-1的E振动模式在压力的作用下会发生劈裂,研究发现该劈裂可能与样品内部应力有关。首次探测到常态下509 cm-1的振动模式,发现该模式随压力增大缓慢增加,其余振动模式的频移随压力的增加单调增大或随压力变化不大。

谢亚飞[2](2021)在《BaTiO3-BaGeO3体系高温高压结构与稳定性研究》文中指出钙钛矿结构是物理学、化学、材料科学和地球科学等研究最深入的一种结构类型,是理解其组成元素间微观相互作用,发现新材料、新性质、新现象的重要宝库。BaTiO3是钙钛矿结构化合物的一个典型代表,它优良的电学性质使其成为现代高技术产品中许多重要电子器件的制备原料,并常常通过各种掺杂以改善其性质以满足制备工艺和不同电学性能要求。Ge与Ti通常情况下具有相同的化学价(+4),科学界对Ge掺杂BaTiO3改善制备工艺及电学性质也开展了一些研究,但由于Ge在常压下常常形成GeO4四面体配位而非钙钛矿结构所要求的八面体配位,因此其掺杂量有限,对电学性能改善并不明显。Ge与Si为同一主族的元素,它们具有相似的物理化学性质,在地球科学研究中,特别是下地幔研究中(下地幔组成矿物80%以上为两种硅酸盐钙钛矿),锗酸盐钙钛矿常常作为硅酸盐钙钛矿的类似物,开展了大量的高温高压实验研究。相关实验结果表明,常压下辉石结构的AGe O3(A=Mg,Ca,Sr,Mn,Cd等)化合物,在高压下均转变成钙钛矿结构,常压下GeO4配位四面体高压下转变成GeO6配位八面体。由此我们推测,在高压下BaTiO3-BaGeO3也许能形成固溶体,大大扩展Ge在BaTiO3中的掺杂量。为证实这一猜测,我们一方面对BaGeO3、BaTiO3的高温高压相变行为开展研究,另一方面对BaGeO3-BaTiO3混合物开展高温高压固溶体合成研究,并通过高压原位拉曼光谱、同步辐射X射线衍射等测试手段进行表征,结合第一性原理理论计算,取得以下一些创新性研究成果和认识:(1)对赝硅灰石相BaGeO3开展高温高压实验研究。在17.4-32.1 GPa压力范围首次合成了6H型钙钛矿相BaGeO3,并发现其在32.1-43.2 GPa压力范围进一步相变成立方钙钛矿相,形成钙钛矿相后在卸压时也有一些独特的现象。6H型钙钛矿相BaGeO3在卸压过程中沿c轴的伸展速度大于沿a轴的伸展速度,卸至常压,拉曼光谱结果显示发生非晶化,同步辐射X射线衍射结果显示钙钛矿相能够保持。运用Birch-Murnaghan状态方程对6H型钙钛矿相BaGeO3的P-V数据进行拟合得到零压晶胞体积V0和体弹模量K0分别为V0=373.0(3)(?)3,K0=150(2)GPa,K0′=4(固定)。6H型钙钛矿相BaGeO3的第一性原理理论计算结果与实验结果能够很好的吻合。立方钙钛矿相BaGeO3卸压至8.6 GPa发生等结构相变,转变一种新型立方钙钛矿相。卸至常压发生非晶化,非晶化的过程伴随着结构中的GeO6八面体向GeO4四面体转变。(2)对四方钙钛矿相BaTiO3进行高温高压实验研究。在29.9 GPa、1600 K的温压条件下仍保持为立方钙钛矿相结构,拓展了立方钙钛矿相BaTiO3的稳定温压范围。立方钙钛矿相BaTiO3卸至常压恢复为四方钙钛矿相,即BaTiO3的四方钙钛矿相转变成立方钙钛矿相为可逆相变。(3)对1:1、1:2、1:4的BaTiO3-BaGeO3混合物进行高温高压实验研究。在30 GPa、1600 K的温压条件下均合成了固溶体。形成固溶体后在卸压过程几乎都发生了结构相变,卸至常压均保持为晶体相。研究结果为合成Ba(Tix,Ge1-x)O3固溶体提供了新思路,也补充了Ba(Tix,Ge1-x)O3固溶体在高压下的结构相变行为。Ba(Ti0.5,Ge0.5)O3固溶体合成的最低压力为9.9 GPa,可通过大压机等设备合成大尺寸固溶体样品。结合上述的BaTiO3-BaGeO3体系的高温高压实验结果可知,6H型钙钛矿相和立方钙钛矿相BaGeO3的合成拓展了赝硅灰石相BaGeO3在高压下的结构与相变序列。BaGeO3的高温高压结构与稳定性研究对理解硅酸盐钙钛矿结构相变规律及其稳定性、地球下地幔物理化学性质及其变化等具有重要指示意义。立方钙钛矿相BaTiO3能在更高温压条件下保持,拓展了其稳定温压范围。Ba(Tix,Ge1-x)O3固溶体在高温高压的合成表明了Ge在高压下进入BaTiO3的量大大增加,且固溶体最低合成压力不高,方便合成大尺寸样品开展电学等性质测量,为合成高性能固溶体材料提供可能性。

姜昌国[3](2021)在《高压剪切作用下含水矿物(三水铝石、滑石和蛇纹石)的结构稳定性研究》文中认为含水矿物在地球深部温度和压力条件下的结构稳定性关乎各种地质活动的开启、重大地质事件的孕育以及宜居地球环境的演变。含水矿物深部脱水,明显降低地幔岩熔融温度,增强地幔岩蠕变和扩散速度,改变地幔矿物相变温度和压力,孕育和开启深源地震和火山活动。含水矿物深部脱水,生成质子H+或水合羟基H3O2-彻底改变地幔岩氧化/还原状态,增强其离子流动性和导电能力,促进地幔对流的物质循环和能量传输,形成当前相对稳定的地球内部结构和地表宜居环境。板块俯冲是地表水进入地球深部的主要通道。俯冲带是地球内部最为活跃的地质部位之一,是地球系统水循环的关键场所。板块俯冲过程中含水矿物的结构稳定性决定了水进入地球深部的方式、形式和数量,影响板块俯冲的深度和速度,影响地幔物质的黏度和熔融,诱发岛弧火山和深源地震。早期的洋-洋俯冲、洋-陆俯冲和陆-陆俯冲,俯冲板片的温度普遍偏低,板片携带物的结构稳定性主要取决于其所处深度(正压力)和移动速度(剪切力)。为了研究这种低温高剪切压力环境下的含水矿物结构稳定性,厘清板片脱水的应力机制,推演地球深部水循环过程,本学位论文运用可旋转式金刚石压腔装置和T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装,在常温高压剪切条件下,对三水铝石Al(OH)3、滑石Mg3[Si4O10](OH)2和蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)6三种含水矿物展开了原位的显微激光拉曼光谱和非原位的微区X射线衍射测试,取得如下创新性实验成果和理论认识:1、T301不锈钢封垫组装的旋转压机高压剪切实验,三水铝石Al(OH)3在约2.7GPa发生结构相变,没有发生脱羟基作用。该结果与准水压实验结果相同,样品由初始γ-Al(OH)3单斜相(SG:P21/n,Z=8)转变为另一种单斜结构的η-Al(OH)3(SG:P21/b,Z=8)相。Capton塑料封垫组装的旋转压机高压剪切实验,三水铝石Al(OH)3发生完全脱羟基作用,生成水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压至1.5 GPa旋转到180°,初始样品高波数段4个羟基伸缩振动峰(3363、3434、3524和3618 cm-1)相继消失,并出现3303和3560 cm-12个强度不等的新峰。低波数段拉曼谱强度明显减弱,无非晶态宽峰;Al-O-Al变形振动双峰(568、539 cm-1)和Al-O伸缩振动肩峰(321和307 cm-1)分别融合为一个峰;4个羟基变形振动峰(1052、1018、981和922 cm-1)仍然可见。继续加压至3.5 GPa、360°旋转后卸至常压,只有高波数段新出现的两个羟基伸缩振动峰与低波数段的Al-O-Al变形振动峰和Al-O伸缩振动仍然可见。对比T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装的高压剪切实验拉曼谱,在Capton塑料为封垫材料的实验中,三水铝石沿c轴方向平行叠置的(OH)-Al-(OH)配位八面体层骨架发生脱羟基作用,生成新的O-Al-O配位八面体骨架、水H2O和水合羟基H3O2-。c轴方向平行叠置的八面体骨架层间距明显缩小,铝氧键Al-O、铝氧桥键Al-O-Al和羟基OH的伸缩和变形拉曼振动峰发生改变。2、T301不锈钢封垫组装的旋转压机高压剪切实验,滑石Mg3[Si4O10](OH)2发生部分脱羟基作用,生成水H2O和H3O2-。常温加压到实验最高压力11 GPa并作360°旋转,初始样品的羟基伸缩振动峰3677cm-1强度轻微减弱,并在3303和3560cm-1位置出现两个强度不等的新峰,低波数段拉曼谱未出现明显变化。卸压至常压,高波数段新出现的两个羟基伸缩振动峰与低波数段的镁氧键Mg-O、硅氧四面体峰SiO4和硅氧桥键Si-Ob-Si的拉曼峰同时共存。Capton塑料封垫组装的旋转压机高压剪切实验,滑石Mg3[Si4O10](OH)2发生完全脱羟基作用,生成水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压至中心1.0 GPa并做360°旋转,初始样品唯一可见的羟基伸缩振动峰3677 cm-1消失,并在3303和3560 cm-1位置出现2个强度不等的新峰,低波数段拉曼谱强度明显减弱,无非晶态宽峰,原镁氧键Mg-O、硅氧四面体和Si-Ob-Si峰依然存在。卸压至常压,Mg-O键伸缩振动峰192cm-1,硅氧四面体SiO4强峰362 cm-1以及硅氧桥键Si-Ob-Si伸缩振动峰675 cm-1依然可见。对比T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装的高压剪切实验拉曼谱,在Capton塑料为封垫材料的实验中,滑石Mg3[Si4O10](OH)2的Mg O4(OH)2配位八面体骨架发生脱羟基作用,生成新的O-Mg-O配位八面体骨架、水H2O和水合羟基H3O2-。硅氧四面体SiO4和硅氧桥键Si-Ob-Si的对称伸缩振动峰受到压制。3、T301不锈钢封垫组装的旋转压机高压剪切实验,蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)6发生了部分脱羟基作用,生成了水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压至中心压力8GPa并作360°旋转,初始样品的羟基伸缩振动峰3668和3699 cm-1强度出现轻微减弱,同时在3303和3560 cm-1位置出现2个强度不等的新峰;低波数段拉曼谱未出现明显变化。卸压至常压,高波数段新出现的两个拉曼峰与原结构的两个羟基峰同时共存,硅氧四面体SiO4和Mg O4(OH)2配位八面体的特征拉曼峰依然存在。Capton塑料封垫组装的旋转压机高压剪切实验,蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)8发生完全脱羟基作用,生成水H2O和水合羟基H3O2-。常温加压到中心压力3.0 GPa并作360°旋转,初始样品高波数段的两个羟基伸缩振动峰3668和3699 cm-1完全消失,并在3303和3560 cm-1位置出现2个强度不等的新峰;低波数段拉曼谱强度明显减弱。卸压至常压后,硅氧四面体SiO4的对称伸缩振动峰375 cm-1和硅氧桥键Si-Ob-Si的对称伸缩振动峰683 cm-1仍然存在。对比T301不锈钢封垫与Capton塑料封垫两种组装的高压剪切实验拉曼谱,在Capton塑料为封垫材料的实验中,蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)8晶体中的Mg-(O,OH)6配位八面体发生脱羟基作用,生成新的O-Mg-O配位八面体骨架、水H2O和水合羟基H3O2-。硅氧四面体SiO4和硅氧桥键Si-Ob-Si的对称伸缩振动峰受到压制。综合上述对比实验结果,我们发现在较大剪切差应力作用下,三水铝石Al(OH)3、滑石Mg3[Si4O10](OH)2和蛇纹石Mg6[Si4O10](OH)6发生完全脱水,生成水H2O和水合羟基H3O2-,原配位多面体骨架结构发生叠加层间的压缩和滑移。本论文的实验结果为查明板片冷俯冲过程的脱水机制提供了重要的实验证据,并有助于我们探讨俯冲板片的物理化学性质、板片俯冲的速度和角度、岛弧火山的演化进程。

张腾飞[4](2021)在《水钠锰矿的光化学形成转化机理及其去除As(Ⅴ)研究》文中研究说明氧化锰矿物广泛分布于土壤、沉积物、岩石漆层和海洋结核中。天然氧化锰矿物颗粒粒径小、零电荷点低、吸附氧化活性高,影响污染物在环境中迁移转化和归趋。天然氧化锰矿物参与有机质和无机矿物的氧化还原,在C、N、S等元素的地球化学循环过程中扮演着重要角色。因此,其表生环境形成转化过程及其用于污染水体重金属的去除备受关注。现有氧化锰矿物形成的研究多集中于微生物和非生物介导的Mn2+氧化,而忽略了太阳光辐射诱导的光化学反应在其形成过程中的作用。本文研究了模拟自然水体环境太阳光辐射诱导活性氧物种生成并催化Mn2+氧化生成氧化锰矿物的机理及共存阳离子和pH等条件的影响,揭示了Mn(Ⅲ)中间体在氧化锰(Ⅳ)矿物形成过程中的转化与作用机制,进一步考察了Mn2+在水铁矿表面的光化学氧化机理与成矿过程,并基于其形成转化过程认识初步开展了污染水体中As(Ⅴ)的去除应用。主要研究结果如下:1.在厌氧和好氧环境中,太阳光辐射催化NO3-氧化Mn2+生成六方水钠锰矿。在紫外光辐射的NO3-与Mn2+共存水溶液体系,考察了共存阳离子(Na+、Mg2+和K+)及浓度对水钠锰矿微观形貌的影响,探明了吸附的Mn2+和pH(4.0-8.0)在光形成水钠锰矿转化过程中的作用。结果表明NO3-在紫外光照下光反应形成的超氧根阴离子(O2·-)对Mn2+氧化生成水钠锰矿起主要作用。水钠锰矿的颗粒粒径和片层厚度随着阳离子浓度升高而减小。水钠锰矿层间阳离子半径影响水钠锰矿微观形貌。当共存阳离子为K+时,水钠锰矿呈现平整的片状形貌;当共存阳离子为Na+和Mg2+时,形成的水钠锰矿则呈现卷曲的片状形貌。表面吸附态Mn2+和高pH(≥6.0)均促进了光化学生成的水钠锰矿转化为低价态氧化锰矿物,包括黑锰矿、六方水锰矿和水锰矿。这些结果表明层间阳离子和Mn2+对水环境中光化学生成水钠锰矿及其进一步转化有着重要影响。2.Mn(Ⅲ)是水钠锰矿光化学生成过程重要中间产物。太阳光辐射含NO3-(1.0mmol L-1)和Mn2+(20μmol L-1)的水溶液体系,Mn2+光化学氧化形成氧化锰(Ⅳ)矿物步骤为Mn2+被NO3-光解产生的活性氧物种氧化形成Mn(Ⅲ)中间体,Mn(Ⅲ)中间体通过歧化反应或被活性氧物种进一步氧化形成氧化锰(Ⅳ)矿物,而Mn(Ⅲ)中间体歧化是主要途径。由于Mn(Ⅲ)中间体的歧化速率的降低,Mn2+的光化学氧化速率随着初始Mn2+浓度的升高而降低。NO3-浓度、pH和温度的提高均有利促进Mn2+的光化学氧化。Mn(II,Ⅲ)络合剂焦磷酸根通过促进Mn2+氧化形成Mn(Ⅲ)中间体和降低Mn(Ⅲ)中间体的活性影响氧化锰(Ⅳ)矿物的形成速率。当加入的焦磷酸根浓度较低时(5和10μmol L-1),促进了水钠锰矿的生成。当加入的焦磷酸根浓度较高时(>20μmol L-1),氧化锰(Ⅳ)矿物的形成则被抑制。这些结果揭示了Mn(Ⅲ)中间体在天然氧化锰矿物形成过程中的重要作用。3.光辐射环境促进了溶解态Mn2+在水铁矿表面氧化生成氧化锰矿物。在光化学辐射的水铁矿与Mn2+共存的水溶液体系中,研究了Mn2+光化学氧化机理,考察了初始Mn2+浓度和pH(6.0-8.0)对氧化锰矿物种类的影响。结果表明,无光辐射的环境,Mn2+被溶解氧氧化生成六方水锰矿和水锰矿;太阳光和紫外光辐射可加快Mn2+氧化,促进了水钠锰矿的生成。水铁矿光激发生成的O2·-起主要氧化作用。初始Mn2+浓度对氧化生成六方水锰矿、水锰矿和水钠锰矿的比例无显着影响。随着pH升高水钠锰矿相对比例降低。pH由6.0增大至8.0,水钠锰矿的比例由78.9%减小至18.2%。水铁矿表面基团与吸附态Mn2+相互作用形成络合物促进了Mn(Ⅲ)中间体生成并被固定且转化形成六方水锰矿和水锰矿。水溶态Mn2+氧化生成的Mn(Ⅲ)中间体则歧化和氧化形成水钠锰矿。Mn2+浓度和pH变化对水铁矿晶相转化无明显作用。这些结果解释了铁氧化物表面锰氧化物光化学形成机制,有望为天然铁锰氧化物复合矿物的形成过程研究提供参考依据。4.采用太阳光辐射含Mn2+(14.23μmol L-1)、NO3-(209.84μmol L-1)和As(Ⅴ)(16.38μmol L-1)的有色金属冶炼厂区废水加速了As(Ⅴ)的去除,并进一步明确了去除机理。Mn2+光化学氧化生成水钠锰矿过程中可有效地去除As(Ⅴ),溶液中As(Ⅴ)和Mn2+去除比例高达1:3.41。在含Mn2+、NO3-和As(Ⅴ)的模拟废水研究了As(Ⅴ)去除机理,考察了Ca2+、Mn2+和As(Ⅴ)浓度的影响。结果表明,As(Ⅴ)的去除机理包括光生成水钠锰矿的吸附和Mn(Ⅲ)中间体与之形成Mn As O4沉淀。当Mn2+浓度(100μmol L-1)较低时,As(Ⅴ)的去除主要通过水钠锰矿的吸附,当Mn2+浓度(200μmol L-1)较高时,As(Ⅴ)的去除主要通过与Mn(Ⅲ)中间体形成Mn As O4沉淀,而Ca2+仅在低浓度Mn2+溶液体系中促进As(Ⅴ)去除。这些结果发展了基于光化学催化Mn2+氧化并加速去除水溶液中As(Ⅴ)的应用,也为认识光辐射环境中Mn2+、NO3-和As(Ⅴ)的化学行为提供基础数据。

陈意,胡兆初,贾丽辉,李金华,李秋立,李晓光,李展平,龙涛,唐旭,王建,夏小平,杨蔚,原江燕,张迪,李献华[5](2021)在《微束分析测试技术十年(2011~2020)进展与展望》文中认为现代地球科学研究的重大突破在很大程度上取决于观测和分析技术的创新。新世纪以来,我国地球科学领域引进了一批高性能新型微束分析仪器设备,建立了一批高规格的实验室。本文回顾了近十年来微束分析技术与方法的主要进展及其在地球科学研究中的应用实例,包括电子探针、扫描电镜、透射电镜、大型离子探针、纳米离子探针、飞行时间二次离子质谱、激光剥蚀等离子体质谱、激光诱导原子探针、原子探针技术、显微红外光谱、同步辐射等,这些分析技术的进步和广泛应用极大地提高了我们对地球和行星演化历史及许多地质过程的理解。今后,应加快微束分析的新技术、新方法和新标准的开发,特别是高水平人才队伍建设,提高创新能力并在国际学术舞台上发挥重要作用。

姜峰[6](2020)在《含铜矿物(CuFeO2、CuFeS2、CuS2、CuS)高温高压结构和稳定性研究》文中提出本论文利用金刚石压腔装置,结合显微激光加热系统和电阻丝加温装置模拟地球深部温压环境,对铜铁矿(CuFeO2)、黄铜矿(CuFeS2)、黄铁矿结构CuS2、铜蓝(CuS)四种含铜矿物开展高温高压实验研究。运用原位拉曼光谱、同步辐射X射线衍射和扫描电镜等技术进行分析测试,并结合第一性原理理论计算模拟进行辅助研究。通过探讨四种含铜氧化物与硫化物的高温高压结构和化学稳定性,进而获得Cu元素在地球深部的价态、配位多面体形式和可能的赋存形式。(1)通过铜铁矿(CuFeO2)高压下激光加温实验,在54 GPa、2000 K范围内首次实验合成了无序的岩盐结构的(Cu0.5,Fe0.5)O固溶体。(Cu0.5,Fe0.5)O固溶体是一种与下地幔中大量存在的镁方铁矿(Mg1-x,Fex)O类似的物质,它的形成指示了Cu2+离子可能以类质同象替代的方式进入镁方铁矿晶格,为Cu元素在地幔中的赋存提供了一种可能性。岩盐结构的(Cu0.5,Fe0.5)O固溶体中,Cu2+和Fe2+占据相同位置,并与周围阴离子形成呈规则八面体配位,表明Cu2+的Jahn-Teller效应被完全抑制。卸压至大约14.5 GPa,岩盐结构的(Cu0.5,Fe0.5)O固溶体开始非晶化,并在常压下完全非晶化,原因是高压下被抑制的Jahn-Teller效应在低压下不足以被抑制而重新显现。运用Birch-Murnaghan状态方程对合成的岩盐结构的(Cu0.5,Fe0.5)O的P-V数据拟合得到,V0=86.6(7)?3、K0=96(5)GPa及K’=4(固定)。(2)对黄铜矿(CuFeS2)在30 GPa、800-2000 K范围内开展了系统的高温高压实验研究,原位拉曼光谱、同步辐射X射线衍射和扫描电镜结果表明黄铜矿(CuFeS2)在高温高压条件下发生分解反应,分解产物为黄铁矿(FeS2)和熔体状的富铜相(Cu4FeS3)。黄铜矿(CuFeS2)分解后得到黄铁矿(FeS2)而非其它铜硫化物CuS、Cu2S、CuS2等形式,且富余的含Cu物质呈熔体存在,表明黄铁矿(FeS2)的结构和化学稳定性要高于绝大多数的铜硫化物。Cu的亲硫性通常比Fe高,然而实验结果显示出Cu的亲硫性在高温高压条件下可能不如Fe,这与Cu的硫化物在高温高压下普遍不如Fe的硫化物稳定有相似之处。(3)利用金刚石压腔在34.1 GPa、2000 K温压条件下首次合成了黄铁矿结构CuS2,拓展了它已知的合成温压范围。黄铁矿结构CuS2的高压拉曼光谱和同步辐射X射线衍射实验表明,它在30 GPa压力范围内稳定存在,不发生结构相变。拉曼光谱结果显示,CuS2的所有拉曼模频率随压力增加呈连续的单调线性增加。用Birch-Murnaghan状态方程对同步辐射X射线衍射实验得到的P-V数据进行拟合得到,V0=193.8(5)?3、K0=99(2)GPa及K’=4(固定)。CuS2的第一性原理理论计算结果与实验结果保持一致。黄铁矿结构CuS2在地幔温压条件下保持稳定,指示了Cu2+在高温高压环境中可能比Cu+更为稳定,并且为地幔中Cu的赋存形式提供了另一种潜在可能性。(4)对铜蓝(CuS)在35 GPa、2000 K温压范围内开展常温高压和高温高压实验,结果表明CuS在大约8 GPa发生结构相变,随后在大约18 GPa发生非晶化。CuS的两个高压相经过800 K以上温度加热后,会进一步发生分解反应生成黄铁矿结构CuS2和一种富铜物相。指示了黄铁矿结构CuS2在高温高压条件下的结构和化学稳定性高于CuS。结合四种含铜矿物高温高压实验结果,岩盐结构固溶体(Cu0.5,Fe0.5)O和黄铁矿结构CuS2可以在地幔温压条件下稳定存在,为Cu在地幔中的赋存提供了两种潜在的可能性。(Cu0.5,Fe0.5)O和CuS2中的Cu离子均为+2价态,表明Cu+在地球深部温压环境中可能不如Cu2+稳定。黄铁矿结构的FeS2和CuS2在高温高压下都有较高稳定性,而黄铜矿(CuFeS2)在高温高压下分解生成黄铁矿(FeS2)而非CuS2,指示地幔温压环境中Cu2+的亲硫性可能不如Fe2+强,与常温常压下的Cu2+强烈亲硫性不同。本论文的研究结果对于Cu在地球深部的价态、配位多面体形式和赋存形式等方面提供了重要的参考。

陈羲[7](2019)在《内蒙古石匠山硼锰钙石的矿物学特征及高压研究》文中指出内蒙古赤峰市林西县石匠山矿区产出的硼锰钙石,产于矽卡岩型富硼矿床,以脉状充填,似球状被包裹于围岩中,呈浅棕至深棕色薄板状(厚度约为2 mm)集合体产出。与呈白色,透明,柱状集合体产出的羟硼钙石共生,除此之外,还与钙铁榴石、铁铝榴石、方解石、萤石等有着密切关系。硼锰钙石为斜方晶系,空间群Pbam,玻璃光泽,透明至半透明,具有一组{100}完全解理。折射率为1.63(点测),相对密度为2.77(3),硬度为4.5。对内蒙古石匠山矿区产出的硼锰钙石样品进行电子探针实验及电感耦合等离子体质谱法实验(ICP-OES)分析其化学成分,根据阳离子法计算得出内蒙古石匠山硼锰钙石的实验化学式为:Ca2.049(Mn0.861Mg0.889Fe2+0.095Ti0.005Ni0.003Al0.002Cr0.008Si0.001)Σ1.864B4.088O7.722(OH)5.278。根据X射线粉晶衍射分析结果拟合得出硼锰钙石晶胞参数:a=9.013(0.7)?,b=13.243(3)?,c=8.313(1)?,V=992.23(18)?3。前人研究表明,不同产地硼锰钙石随着Mn含量的增加,其相对密度与折射率也逐渐增大,此外,b轴也随着Mn含量的增加而呈明显的线性增长。硼锰钙石的红外与拉曼光谱主要描述为两个部分,其一是5001500 cm-1范围内的[BO3]、[BO4]的各种伸缩振动以及BOH的面内弯曲振动。其二是30003600 cm-1范围内一系列OH的伸缩振动以及水的伸缩振动。利用金刚石对顶砧装置和同步辐射光源,对天然硼锰钙石进行室温下原位高压粉晶X射线衍射与原位高压单晶X射线衍射实验,综合实验结果表明:在实验压力范围内(10-417.89 GPa),硼锰钙石始终保持着斜方晶系,空间群Pbam,没有相变发生。但随着压力的增加,单位晶胞体积逐渐减小,体积压缩率符合三阶Birch-Murnaghan状态方程,拟合获得硼锰钙石的体积模量为K0=63.1(14.2)GPa,V0=992.1(3.1)?3,K0’=14.0(5.8)。在实验压力范围内,硼锰钙石b轴的抗压性最强,其次是a轴,c轴最易被压缩,三个坐标轴的压缩率之比为:βa:βb:βc=1.16:1.00:1.21。结合前人研究的结果,可知多硼酸盐矿物轴压缩性的明显各向异性与其B-O多面体分布有着密切的关系。

刘静娴[8](2019)在《黑柱石矿物学特征及高压结构研究》文中研究指明黑柱石是一种含有混合价态铁离子的岛状硅酸矿物,本论文主要利用电子探针(Electron Probe Microanalysis,EPMA)、X射线衍射分析(XRD)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(IR)等大型仪器,对黑柱石的矿物学特征进行研究。在此基础上对样品进行了原位高压粉晶X射线衍射实验,探讨其在高压下的结构变化。利用电子探针的数据,计算得到样品黑柱石的化学式为(Ca0.98Mn0.02)(Fe2+1.66Fe3+1.20Mn2+0.2Mg2+0.03)[Si1.90O7]O(OH)。通过对样品黑柱石常温常压下X射线单晶衍射实验数据的分析,得到黑柱石为单斜晶系,空间群为P21/a,晶胞参数为a=13.0084?,b=8.8254?,c=5.8470?,V=671.26?3,β=90.13°。用GHOSE值估算出M11位置上Fe2+和Fe3+的含量分别为0.63Fe2+和0.37Fe3+;M12位置上Fe2+和Fe3+的含量分别为0.37Fe2+和0.63Fe3+。样品黑柱石中Fe2+和Fe3+在M11和M12位置上的有序度是26%。利用激光拉曼光谱仪收集到了黑柱石的拉曼光谱图,但由于样品颜色为黑色,所以收集到的谱图显示出高信噪比。红外光谱中在2974.01cm-1观察到有羟基的振动吸收峰,1200-800cm-1是由Si-O、Si-O-Si伸缩振动引起的,903.95cm-1和820.75cm-1,这两个峰反映出黑柱石结构中含有双硅氧四面体。原位高压X射线衍射实验结果表明,在加压至15.2GPa的过程中,黑柱石的晶胞体积逐渐减小,三个晶轴的压缩率显示出βc>βb>βa的各项异性,表明在实验压力范围内,黑柱石的c轴最容易压缩,而a轴最难压缩。对加压过程中收集到的样品粉晶XRD数据进行详细分析,发现加压至3.2GPa时,黑柱石发生了位移型相变,其结构由单斜晶系转变为斜方晶系;并且推测样品黑柱石在10.2GPa时发生了结构相变。利用Birch-Murnaghan状态方程(K’=4)对实验获得的黑柱石的体积-压力数据进行拟合,得到9.2GPa之前的温体积模量K0为151.48(4)GPa,V0=669.397(2)?3。

孔彪[9](2018)在《煤岩燃烧及受热过程的电磁辐射效应研究》文中认为煤炭在开采、运输和储存过程中,均受到煤自燃的威胁。我国是世界上煤自燃火灾危害最严重的国家之一。煤自燃烧毁大量煤炭资源,污染生态环境,威胁矿井及周边人员生命财产安全。煤田、采空区遗煤、破裂煤柱和储煤堆(矸石山)等自燃隐蔽火灾形成初期很难被发现,虽然煤自燃高温火源探测技术已取得一定进展,但是由于煤自燃隐蔽火灾形成、发展以及影响因素的复杂性,煤自燃高温火源探测仍是一个世界性难题。高效快捷地非接触式探测并定位煤自燃隐蔽火源存在重大需求。本文针对煤自燃隐蔽火源探测的难题,通过实验室实验、理论分析和现场测试等手段研究煤燃烧及升温过程的电磁辐射信号变化特征,揭示煤升温及燃烧过程电磁辐射产生机制,提出煤田火区电磁辐射探测方法并进行现场应用。论文的主要成果和结论如下:研究揭示了煤升温及燃烧过程的电磁辐射信号时-频特征。分别建立了煤燃烧及升温电磁辐射测试系统,首先测试得到煤燃烧过程中能够产生显着的电磁辐射,且燃烧阶段和升温阶段电磁信号有差异;进一步精细化测试并分析了不同变质程度煤在升温过程中电磁辐射信号变化规律,电磁信号频率涵盖了低频至高频范围;电磁辐射信号与温度呈正相关变化,具有长程相关性,即随着时间和温度的增加,电磁辐射信号呈增大的变化趋势。依据多重分形理论,采用电磁辐射分形谱的形态以及分形参数Δα和Δf的动态变化表征了不同温度阶段煤的热损伤状态,随着温度的升高,电磁辐射时间序列离散性降低,煤体损伤复杂性减弱,热损伤程度增加。采用归一化处理方法分析了不同频率电磁辐射信号与CO的增长变化特性。分析了电磁辐射频域变化特征,煤升温过程中,电磁辐射频谱具有主频带变宽、主频降低及强度提高的变化特性;进一步通过电磁辐射主频和幅值的变化,分析了煤升温时的内部损伤破坏状态。对比分析了煤岩受热升温与受载破裂电磁辐射信号的变化特征及差异。建立了煤岩复合损伤受载破裂电磁辐射实验系统,测试了无约束条件下煤岩受热升温、常温条件下煤岩受载破裂、高温处理后以及升温加载条件下煤岩力学-变形-电磁辐射-声发射信号变化。分析了煤岩在升温加载条件下的变形及强度劣化特征,对比了上述4种条件下电磁辐射信号的特征差异;由于煤岩经受复合损伤,电磁辐射信号的测值及变化趋势明显高于单一受载或者升温条件下的信号变化,电磁辐射信号频率发生迁移,以高频信号为主,幅值呈逐渐增大变化。研究揭示了煤升温及燃烧过程产生电磁辐射的机制,建立了煤升温热电耦合模型。采用扫描电镜结合声发射技术精细化表征了煤岩热损伤宏微观裂隙的演化过程;煤受热升温热致变形破裂使得自由电荷积聚,加之煤体内部对偶极子瞬变以及热电子跃迁引发自由电子变速运动产生了电磁辐射;煤燃烧火焰产生带电离子以及带电离子链式反应能够形成感应电磁场,并产生电磁辐射。分析煤岩热膨胀系数的变化特性,定量计算了煤岩体在温度作用下的热应力大小;运用弹性模量的变化表征了煤岩体的热损伤程度,依据损伤力学等理论建立了煤氧化升温热电耦合模型。提出了煤田火区电磁辐射探测方法并进行了现场验证与应用。根据煤氧化升温及煤岩受载破裂电磁辐射频谱及传播特性,选择定向低频电磁辐射天线(范围:0100kHz)联合宽频天线(0500kHz)的方式进行现场探测,研究给出了电磁辐射定向定位煤田火区高温异常区域的判剧;选取新疆乌鲁木齐大泉湖典型火区,分别在高温区域和区域外测试了电磁辐射信号;分析了煤田火区电磁辐射信号的空间变化特征,高温区域内的电磁辐射信号与温度具有较好对应性;利用电磁辐射定向定位高温异常区域,结合钻孔温度进行了验证。研究成果为应用电磁辐射探测煤自燃隐蔽火源,在线监测预警煤田火区、煤堆火灾以及采空区自燃危险提供了依据。

刘志祥[10](2017)在《冲击载荷作用下花岗岩产生的电磁辐射研究》文中研究说明冲击载荷作用下花岗岩产生的电磁辐射是物质内部原(分)子剧烈运动的外在表现形式,也是岩石内部矿物组分和断裂损伤的实时动态响应。这种电磁辐射涵盖从射频电磁辐射(无线电波)、红外辐射到可见光,传播速度为光速,并且在真空中也可以传播。狭义的电磁辐射特指射频电磁辐射,是本文的研究重点。开展冲击载荷作用下花岗岩产生电磁辐射的研究,有助于揭示花岗岩内部原(分)子剧烈运动产生电磁辐射的动力学机理,在天体物理、深空探测、航天科技、地球物理、地震监测、爆破工程、岩土工程、采矿工程等领域具有重要的科学价值和应用前景。在准静态压缩实验的基础上,分别以岩石实验机、霍普金森杆、一级轻气炮为加载手段,开展了不同强度冲击载荷作用下花岗岩的压缩实验,建立和发展了同时测定力学和电磁响应的实验系统,并测定了相应的力学和电磁响应。压缩实验结果表明,应变率在10-4104s-1范围内,电磁辐射频率位于105108Hz之间;电磁辐射的频率与压缩应变率成正比,与微裂纹尺寸成反比,并取决于微裂纹周围断键原子的振动模态。结合实验结果,研究了花岗岩产生电磁辐射的压电效应和断裂两种动力学机理,并解释和区分了压电效应和断裂产生的电磁响应。从石英晶体的压电本构方程出发,基于Maxwell方程组和弹性动力学方程得到了压电效应产生电磁辐射的动力学方程。通过断裂产生电磁辐射的实验结果,揭示了沿晶微裂纹向穿晶微裂纹的过渡和转变,是应变(加载)率敏感性的微观机理,也是电磁辐射强度幅值和频率随压缩应变(加载)率增加而增加的物理基础。基于巴西圆盘和平台巴西圆盘实验,研究了花岗岩在拉伸条件下产生的电磁辐射。通过不同方位磁天线和电天线测定的电磁辐射信号可以确定第Ⅰ型单裂纹产生电磁辐射的振源电偶极矩垂直于裂纹面。实验结果表明电磁辐射强度幅值(输出电压峰值)与裂纹扩展速度成正比,与第Ⅰ型裂纹扩展韧性成正相关性。基于第Ⅰ型单裂纹产生的电磁辐射信号提出了穿晶微裂纹诱发电偶极子阻尼振荡理论模型,揭示了穿晶微裂纹导致原子键(共价键和离子键)破裂,使得正负电荷发生分离,引起有效电偶极子阻尼振荡,从而诱发电磁辐射的机理。在拉伸实验的基础上,分别以岩石实验机和霍普金森杆为加载手段,开展了半圆弯曲和切槽半圆弯曲实验,研究弯拉条件下第Ⅰ型单裂纹产生的电磁辐射。实验结果表明电磁辐射强度幅值(输出电压峰值)与第Ⅰ型裂纹起裂韧性成正比。基于Barenblatt内聚力理论和穿晶微裂纹诱发电偶极子阻尼振荡理论模型,阐明了电磁辐射强度幅值与原子键内聚强度成正比,进一步揭示了单裂纹电磁辐射强度幅值(输出电压峰值)与断裂韧性成正比,并取决于穿晶微裂纹所占比例权重。以地震电磁前兆、爆破工程和地下工程岩爆现象监测为例阐明了岩石电磁辐射在岩石动力学灾害监测中的工程应用。在岩石膨胀-裂纹失稳扩展孕震模式(IPE孕震模式)的基础上,发展了干岩石的穿晶微裂纹诱发电磁辐射模型。基于震前大气电场负异常、电离层电磁辐射和总电子含量(TEC)扰动,提出了地震压缩波传播到地表自由面反射为拉伸波引起的动态拉伸破裂产生电磁辐射模型。通过汶川地震的岩石圈和电离层的电磁响应,较好地验证了两个电磁辐射模型。穿晶微裂纹诱发电偶极子阻尼振荡理论模型为电磁辐射方法测量动态裂纹扩展速度奠定了理论基础,在爆破工程和地下工程岩爆现象监测中有着重要的工程应用。

二、同步辐射在矿物高压结构研究中的应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、同步辐射在矿物高压结构研究中的应用(论文提纲范文)

(1)高压下二氧化碳和二氧化硅的相变与弹性性质研究(论文提纲范文)

指导教师对博士论文的评阅意见
附件1
附件2
中文摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 C=O键和Si-O键简介
    1.2 极端条件下二氧化碳的研究
        1.2.1 二氧化碳的相图
        1.2.2 “低压区域”二氧化碳
        1.2.3 “高压区域”二氧化碳
    1.3 极端条件下二氧化硅的研究
    1.4 选题目的与意义
    1.5 论文主要内容
第二章 高温高压实验技术
    2.1 高压科学概述
    2.2 金刚石对顶砧装置
        2.2.1 金刚石对顶砧(DAC)
        2.2.2 密封垫片和弹簧片
        2.2.3 传压介质
        2.2.4 压力标定
        2.2.5 电加热的金刚石对顶砧
    2.3 同步辐射X射线衍射
        2.3.1 同步辐射X射线衍射简介
        2.3.2 同步辐射X射线衍射原理
    2.4 布里渊散射
        2.4.1 布里渊散射原理
        2.4.2 布里渊散射及实验装置
        2.4.3 单晶的布里渊散射与弹性常数
    2.5 高压拉曼散射技术
第三章 二氧化碳相Ⅰ的高温高压性质研究
    3.1 引言
    3.2 室温高压下二氧化碳相Ⅰ的布里渊散射研究
    3.3 高温高压二氧化碳相Ⅰ的同步辐射XRD研究
    3.4 高温高压下二氧化碳相Ⅰ的布里渊散射研究
    3.5 高温高压下二氧化碳相Ⅰ的弹性性质分析
    3.6 本章小结
第四章 二氧化碳相Ⅳ的高温高压性质研究
    4.1 引言
    4.2 二氧化碳相Ⅳ的制备
    4.3 二氧化碳相Ⅳ的同步辐射和拉曼散射研究
    4.4 二氧化碳相Ⅳ的布里渊散射研究
    4.5 二氧化碳相Ⅳ的弹性性质分析
    4.6 本章小结
第五章 α-石英的高压拉曼、布里渊散射研究
    5.1 引言
    5.2 α-石英的高压拉曼散射研究
    5.3 α-石英的高压布里渊散射研究
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
参考文献
学术成果
致谢
作者简介

(2)BaTiO3-BaGeO3体系高温高压结构与稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 研究现状
    1.3 研究思路和内容
第2章 高温高压实验技术与第一性原理理论计算
    2.1 高温高压装置与实验技术
        2.1.1 金刚石压腔装置(DAC)
        2.1.2 压砧和垫片
        2.1.3 压力标定方法
        2.1.4 传压介质选择
        2.1.5 激光加温技术
    2.2 DAC原位测试方法
        2.2.1 拉曼光谱装置与技术
        2.2.2 同步辐射X射线衍射装置与技术
    2.3 第一性原理理论计算
第3章 BaGeO_3高温高压结构与稳定性研究
    3.1 BaGeO_3研究现状
    3.2 样品合成和实验技术
    3.3 BaGeO_3常温高压拉曼光谱实验结果与分析
    3.4 6H型六方钙钛矿相BaGeO_3的高温高压合成
    3.5 6H型六方钙钛矿相BaGeO_3的结构精修和计算拉曼光谱
    3.6 6H型六方钙钛矿相BaGeO_3的结构稳定性
    3.7 立方钙钛矿相BaGeO_3的卸压拉曼光谱分析
    3.8 小结
第4章 BaTiO_3高温高压结构与稳定性研究
    4.1 BaTiO_3研究现状
    4.2 实验样品和实验方法
    4.3 高温高压拉曼光谱实验结果与分析
    4.4 小结
第5章 Ba(Ti_x,Ge_(1-x))O_3固溶体高温高压合成与稳定性研究
    5.1 研究现状
    5.2 样品准备和实验方法
    5.3 固溶体合成
    5.4 1BaTiO_3:1BaGeO_3混合物高温高压拉曼光谱实验结果与分析
        5.4.1 烧结混合样品
        5.4.2 机械混合样品
        5.4.3 机械混合样品(KCl作传压介质)
    5.5 1BaTiO_3:2BaGeO_3混合物高温高压拉曼光谱实验结果与分析
    5.6 1BaTiO_3:4BaGeO_3混合物高温高压拉曼光谱实验结果与分析
    5.7 小结
第6章 结论
参考文献
致谢
作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)高压剪切作用下含水矿物(三水铝石、滑石和蛇纹石)的结构稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 含水矿物的高压研究现状
    1.3 主要研究思路和内容
第2章 高压和高压剪切实验装置与技术
    2.1 可旋转式金刚石压砧(DAC)装置技术
        2.1.1 可旋转式金刚石压砧装置
        2.1.2 金刚石压砧的选择
        2.1.3 金刚石对顶砧中封垫的制作
        2.1.4 压力测量方法
        2.1.5 传压介质的选择
    2.2 拉曼光谱学测试技术
    2.3 微区X射线衍射技术
第3章 高压剪切作用下三水铝石的结构稳定性研究
    3.1 三水铝石Al(OH)_3研究现状
    3.2 实验样品和实验方法
    3.3 三水铝石Al(OH)_3的静水压实验
    3.4 T301 不锈钢为封垫材料的三水铝石Al(OH)_3的高压剪切实验
        3.4.1 高压剪切实验的拉曼光谱
        3.4.2 高压剪切实验后样品的X射线衍射谱
        3.4.3 高压剪切实验腔体压力分布
    3.5 聚酰亚胺塑料片(capton)为封垫材料的高压剪切实验
        3.5.1 高压剪切实验的拉曼光谱
        3.5.2 高压剪切实验后的微区X射线衍射测试
        3.5.3 高压剪切实验腔体压力分布及结构相变机制探讨
    3.6 本章小结
第4章 高压剪切作用下滑石的结构稳定性研究
    4.1 滑石的研究现状
    4.2 实验样品来源及前期处理
    4.3 高压剪切实验方法
    4.4 T301 为封垫材料的高压剪切实验
        4.4.1 高压剪切实验的拉曼光谱
        4.4.2 高压剪切实验腔体压力分布
    4.5 以聚酰亚胺塑料片(capton)为封垫材料的高压旋转剪切实验
        4.5.1 高压剪切实验的拉曼光谱
        4.5.2 高压剪切实验后样品的微区X射线衍射测试
        4.5.3 高压剪切实验腔体压力分布及结构相变机制探讨
    4.6 小结
第5章 高压剪切作用下蛇纹石的结构和稳定性研究
    5.1 蛇纹石的研究现状
    5.2 实验样品来源及前期处理
    5.3 高压剪切实验方法
    5.4 T301 不锈钢为封垫材料的高压旋转剪切实验
        5.4.1 高压剪切实验的拉曼光谱
        5.4.2 高压剪切实验腔体压力分布
    5.5 以聚酰亚胺塑料片(capton)为封垫材料的高压剪切实验
        5.5.1 高压剪切实验的拉曼光谱
        5.5.2 高压剪切实验后样品为微区X射线衍射测试
        5.5.3 高压剪切实验腔体压力分布及结构相变机制探讨
    5.6 小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(4)水钠锰矿的光化学形成转化机理及其去除As(Ⅴ)研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 土壤中常见氧化锰矿物
    1.2 氧化锰矿物的形成途径
        1.2.1 微生物介导的Mn~(2+)氧化
        1.2.2 非生物介导的Mn~(2+)氧化
    1.3 Mn~(2+)氧化速率影响因素
    1.4 晶体结构和微观形貌的影响因素
    1.5 Mn(Ⅲ)中间体的形成与作用
    1.6 太阳辐射在环境中的作用
    1.7 研究目的和意义
第二章 水钠锰矿的光化学形成与转化:阳离子对微观形貌和晶体结构的影响
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 Mn~(2+)的光化学氧化
        2.2.2 水钠锰矿转化实验
        2.2.3 产物表征与分析
    2.3 结果
        2.3.1 水钠锰矿的光化学生成
        2.3.2 阳离子对光化学生成水钠锰矿的影响
        2.3.3 光化学生成水钠锰矿的转化
    2.4 讨论
        2.4.1 Mn~(2+)光化学氧化生成水钠锰矿机制
        2.4.2 碱(土)金属阳离子的影响
        2.4.3 光生水钠锰矿的转化
        2.4.4 环境意义
    2.5 结论
第三章 Mn(Ⅲ)中间体在光生水钠锰矿形成过程中的作用
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 Mn~(2+)光化学氧化动力学
        3.2.2 Mn(Ⅲ)-PP的光化学反应
        3.2.3 产物表征与分析
    3.3 结果
        3.3.1 Mn~(2+)光化学氧化动力学
        3.3.2 Mn(Ⅲ)的光化学生成与转化
    3.4 讨论
        3.4.1 水钠锰矿的光化学生成途径
        3.4.2 Mn~(2+)光化学氧化速率影响因素
        3.4.3 Mn(Ⅲ)的光化学形成与转化机制
        3.4.4 焦磷酸根对Mn(Ⅲ)和MnO_2形成的影响
        3.4.5 环境意义
    3.5 结论
第四章 Mn~(2+)在水铁矿表面光化学氧化机理
    4.1 引言
    4.2 实验材料与方法
        4.2.1 水铁矿的制备
        4.2.2 Mn~(2+)的光化学氧化
        4.2.3 产物分析与表征
    4.3 结果
        4.3.1 Mn~(2+)的光化学氧化
        4.3.2 Mn~(2+)浓度的影响
        4.3.3 体系pH的影响
    4.4 讨论
        4.4.1 水铁矿表面Mn~(2+)光化学氧化机理
        4.4.2 水铁矿表面氧化锰矿物生成机制
        4.4.3 Mn~(2+)对水铁矿转化的影响
        4.4.4 环境意义
    4.5 结论
第五章 光化学氧化废水中Mn~(2+)去除As(Ⅴ)机理
    5.1 引言
    5.2 实验材料与方法
        5.2.1 厂区废水的光化学氧化
        5.2.2 模拟废水的光化学氧化
        5.2.3 产物表征与分析
    5.3 结果
        5.3.1 实际废水光化学氧化去除As(Ⅴ)
        5.3.2 模拟废水光化学氧化去除As(Ⅴ)
        5.3.3 Ca~(2+)浓度的影响
        5.3.4 As(V)浓度的影响
        5.3.5 络合剂焦磷酸根的影响
    5.4 讨论
        5.4.1 氧化锰矿物形成过程中As(Ⅴ)的去除机理
        5.4.2 Ca~(2+)的影响
        5.4.3 环境意义
    5.5 结论
第六章 结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
附录 A
    附A1 Mn~(2+)、Mn(Ⅲ)和MnO_2的浓度
    附A2 Mn~(2+)的均相和异相光化学氧化速率常数拟合
攻读博士学位期间已发表论文
致谢

(5)微束分析测试技术十年(2011~2020)进展与展望(论文提纲范文)

0 引言
1 电子束相关技术
    1.1 电子探针
        1.1.1 矿物微量元素分析
        1.1.2 矿物/玻璃Fe3+分析
        1.1.3 超轻元素(Be、B)分析
        1.1.4 仪器硬件的发展
        1.1.5 展望
    1.2 扫描电镜
        1.2.1 低真空分辨率提升
        1.2.2 原位微观实时观测技术
        1.2.3 多种成像技术集成
        1.2.4 展望
    1.3 透射电镜
        1.3.1 发展历史与最新进展
        1.3.2 在地学研究中的应用
        1.3.3 应用前景和建议
2 离子束相关技术
    2.1 大型离子探针
        2.1.1 含U-Th矿物定年
        2.1.2 稳定同位素分析
        2.1.3 低含量挥发分等分析方法
        2.1.4 标准物质
    2.2 纳米离子探针
        2.2.1 U-Pb年代学和微量元素分析
        2.2.2 稳定同位素分析
        2.2.3 图像算法优化和多技术联用
    2.3 飞行时间二次离子质谱
        2.3.1 仪器构成
        2.3.2 数据处理及信息提取
        2.3.3 分析技术进展与展望
3 激光束相关技术
    3.1 激光剥蚀等离子体质谱
        3.1.1 在元素分析中的应用
        3.1.2 在副矿物U-Pb定年中的应用
        3.1.3 在同位素分析中的应用
        3.1.4 在单个流体包裹体成分分析中的应用
    3.2 激光诱导原子探针
        3.2.1 原子探针技术发展简史
        3.2.2 原子探针技术特点
        3.2.3 原子探针当前应用
        3.2.4 展望
4 微光束相关技术
    4.1 显微红外光谱
        4.1.1 微量结构水定量技术
        4.1.2 高温高压原位测试技术
        4.1.3 空间分辨率提升技术
        (1)同步辐射光源:
        (2)光热诱导共振技术:
        (3)散射式扫描近场显微成像技术:
        4.1.4 展望
    4.2 同步辐射
        4.2.1 同步辐射发展历史与最新进展
        4.2.2 同步辐射相关技术及其在地学研究中的应用
        4.2.3 我国同步辐射发展现状与未来前景
5 结语

(6)含铜矿物(CuFeO2、CuFeS2、CuS2、CuS)高温高压结构和稳定性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 选题背景和研究意义
    1.2 铜氧化物和铜硫化物高温高压研究现状
    1.3 主要研究思路和内容
第2章 高温高压实验技术
    2.1 金刚石压腔装置(DAC)与相关高压实验技术
        2.1.1 金刚石压腔装置(DAC)
        2.1.2 压砧和垫片
        2.1.3 压力标定方法
        2.1.4 传压介质选择
    2.2 高温技术与加热装置
        2.2.1 激光加温技术
        2.2.2 电阻丝加温技术
    2.3 拉曼光谱分析技术
    2.4 同步辐射X射线衍射技术
第3章 CuFeO_2高温高压结构和稳定性研究
    3.1 铜铁矿(CuFeO_2)研究现状
    3.2 样品合成和实验方法
    3.3 粉末X射线衍射谱结构精修
    3.4 卸压过程X射线衍射谱变化特征
    3.5 P-V状态方程及其参数对比
    3.6 本章小结
第4章 CuFeS_2高温高压结构和稳定性研究
    4.1 黄铜矿(CuFeS_2)研究现状
    4.2 实验样品和实验方法
    4.3 黄铜矿14GPa电阻丝加温实验结果与分析
    4.4 黄铜矿25GPa激光加温实验结果与分析
    4.5 分解产物拉曼频率和体积随压力变化关系
    4.6 黄铜矿4.5GPa电阻丝加温实验结果与分析
    4.7 富铜相成分分析
    4.8 本章小结
第5章 CuS_2高温高压结构和稳定性研究
    5.1 黄铁矿结构CuS_2研究现状
    5.2 实验方法和技术
    5.3 黄铁矿结构CuS_2高温高压合成
    5.4 黄铁矿结构CuS_2常温高压拉曼光谱
    5.5 黄铁矿结构CuS_2高压X射线衍射
    5.6 黄铁矿结构CuS_2与FeS_2拉曼光谱对比
    5.7 CuS_2第一性原理理论计算结果
    5.8 本章小结
第6章 CuS高温高压结构和稳定性研究
    6.1 铜蓝(CuS)研究现状
    6.2 实验方法与技术
    6.3 常温高压拉曼光谱实验结果与分析
    6.4 常温高压X射线衍射实验结果与分析
    6.5 高温高压拉曼光谱实验结果与分析
    6.6 高温高压X射线衍射实验结果与分析
    6.7 本章小结
第7章 结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(7)内蒙古石匠山硼锰钙石的矿物学特征及高压研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 引言
    1.1 硼锰钙石的研究现状
    1.2 原位高压研究进展
    1.3 研究意义与目的
    1.4 研究内容及工作安排
2 矿区地质及矿物产状特征
    2.1 矿区地质概况
        2.1.1 地层
        2.1.2 构造
        2.1.3 岩浆岩
        2.1.4 围岩蚀变
    2.2 硼锰钙石产状特征
3 内蒙古石匠山硼锰钙石的矿物学特征
    3.1 基本物理性质及光学性质
    3.2 内蒙古石匠山硼锰钙石的化学成分分析
        3.2.1 电子探针与电感耦合等离子质谱仪实验原理
        3.2.2 样品制备及测试条件
        3.2.3 结果与讨论
    3.3 内蒙古石匠山硼锰钙石X射线粉晶衍射研究
        3.3.1 X射线衍射分析原理
        3.3.2 样品制备及实验条件
        3.3.3 结果与讨论
        3.3.4 硼锰钙石晶体结构分析
    3.4 内蒙古石匠山硼锰钙石的振动光谱分析
        3.4.1 傅里叶红外光谱分析
        3.4.2 拉曼光谱分析
        3.4.3 小结
4 硼锰钙石原位高压研究
    4.1 原位高压X射线衍射实验原理
        4.1.1 同步辐射及其特点
        4.1.2 北京同步辐射装置(BSRF)和美国先进光子源(APS)
        4.1.3 金刚石对顶砧技术(Diamond Anvil Cell,DAC)
        4.1.4 密封垫片
        4.1.5 传压介质
        4.1.6 压力的标定
        4.1.7 高压X射线衍射
    4.2硼锰钙石的原位高压粉晶X射线衍射实验
        4.2.1 样品制备及测试条件
        4.2.2 结果与讨论
    4.3硼锰钙石的原位高压单晶X射线衍射实验
        4.3.1 样品制备及测试条件
        4.3.2 结果与讨论
    4.4 小结
5 总结
    5.1 主要研究成果
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录

(8)黑柱石矿物学特征及高压结构研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 黑柱石的基本性质
    1.2 黑柱石的研究现状
        1.2.1 黑柱石的晶体结构研究现状
        1.2.2 黑柱石的高温研究现状
        1.2.3 黑柱石的高压研究现状
    1.3 选题依据及其意义
    1.4 样品黑柱石的矿区地质
    1.5 论文工作量统计
第2章 晶体结构研究理论基础
    2.1 金刚石对顶砧(DAC)装置
        2.1.1 DAC装置结构
        2.1.2 密封垫片技术
        2.1.3 压力内标
        2.1.4 传压介质
    2.2 X射线衍射
        2.2.1 单晶衍射
        2.2.2 粉晶衍射
    2.3 数据处理方法及主要软件介绍
        2.3.1 Fit2D
        2.3.2 Eos Fit 52
        2.3.3 Origin
第3章 黑柱石的常规测试
    3.1 物理性质
    3.2 化学成分分析
        3.2.1 电子探针分析(EPMA)基本原理
        3.2.2 实验部分
    3.3 黑柱石谱图分析
        3.3.1 常压X射线粉晶衍射分析(XRD)
        3.3.2 常压X射线单晶衍射分析
        3.3.3 红外光谱特征分析
        3.3.4 拉曼光谱分析
第4章 黑柱石原位高压X射线粉晶衍射研究
    4.1 实验方法
    4.2 结果与讨论
第5章 结论
    5.1 主要研究成果
    5.2 亟待解决的问题
致谢
参考文献
附录

(9)煤岩燃烧及受热过程的电磁辐射效应研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
abstract
变量注释表
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 存在的问题及不足
    1.4 研究内容
    1.5 研究方法及技术路线
2 煤燃烧及升温过程的电磁辐射实验测试研究
    2.1 煤氧化升温物性参数测试及结果分析
    2.2 煤燃烧电磁辐射测试及结果分析
    2.3 煤受热升温电磁辐射测试及结果分析
    2.4 煤受热升温电磁辐射尺寸效应分析
    2.5 不同测试距离电磁辐射信号变化分析
    2.6 煤升温及降温过程中电磁辐射信号变化
    2.7 本章小节
3 煤升温及燃烧过程的电磁辐射时序多变-频域特性
    3.1 煤自燃过程的温升特性
    3.2 煤升温电磁辐射时-频变化特征
    3.3 煤燃烧电磁辐射时-频特性
    3.4 本章小结
4 煤岩升温加载力学-电-声特性及不同损伤条件电磁辐射特征差异
    4.1 煤岩损伤破坏力学-电-声实验系统
    4.2 热处理后煤岩受载力学行为及裂隙演化
    4.3 不同损伤条件下煤岩破坏电磁辐射-声发射时序特性
    4.4 不同损伤条件下煤岩破坏电磁辐射-声发射频域特性
    4.5 本章小结
5 煤受热升温及燃烧电磁辐射机理
    5.1 温度作用下煤岩热变形破裂演化
    5.2 煤岩物性参数分析
    5.3 煤受热升温及燃烧产生电磁辐射机理
    5.4 煤受热升温热电耦合模型
    5.5 本章小节
6 煤田火区电磁辐射探测方法及现场应用
    6.1 煤田火灾多场耦合演化过程
    6.2 煤田火区电磁辐射探测方法
    6.3 煤田火区电磁辐射探测现场应用
    6.4 煤田火区电磁辐射信号特征分析
    6.5 本章小节
7 结论和展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 研究展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集

(10)冲击载荷作用下花岗岩产生的电磁辐射研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 背景与意义
        1.1.1 在深空探测和天体碰撞事件监测中的应用
        1.1.2 在航天器对空间碎片的防护中的应用
        1.1.3 在地震监测中的应用
        1.1.4 在爆破工程、岩土工程和采矿工程中的应用
    1.2 花岗岩结构和物理参数
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 石英组分的压电效应产生的电磁辐射
        1.3.2 断裂产生的电磁辐射
        1.3.3 岩石电磁辐射的其它原因
    1.4 本文主要研究内容
    参考文献
第2章 花岗岩压缩条件下产生的电磁辐射
    2.1 花岗岩电磁辐射的测试原理和测试系统
    2.2 准静态压缩实验
        2.2.1 岩石实验机的力学和电磁响应同步测试系统
        2.2.2 岩样的制备和实验要求
        2.2.3 准静态压缩实验结果和分析
    2.3 动态压缩实验
        2.3.1 分离式霍普金森压杆的力学和电磁响应同步测试系统
        2.3.2 分离式霍普金森压杆实验结果和分析
        2.3.3 一级轻气炮的力学和电磁响应同步测试系统
        2.3.4 一级轻气炮实验结果和分析
    2.4 动态压缩条件下花岗岩电磁辐射的产生机理
        2.4.1 石英组分的压电效应
        2.4.2 电磁辐射与压缩应变率的关系
    2.5 本章小结
    参考文献
第3章 花岗岩拉伸条件下产生的电磁辐射
    3.1 准静态拉伸实验
    3.2 动态拉伸实验
    3.3 单裂纹产生电磁辐射的动力学模型
        3.3.1 穿晶微裂纹诱发电偶极子阻尼振荡理论模型
        3.3.2 不同拉伸加载率下的电磁响应
    3.4 本章小结
    参考文献
第4章 花岗岩断裂产生的电磁辐射
    4.1 准静态半圆弯曲和切槽半圆弯曲实验
    4.2 动态半圆弯曲和切槽半圆弯曲实验
    4.3 不同加载率下花岗岩断裂的电磁响应
        4.3.1 弯拉强度和裂纹起裂韧性的加载率敏感性
        4.3.2 动态断裂的电磁响应
    4.4 电磁辐射强度幅值与穿晶裂纹比例权重的关系
        4.4.1 裂纹尖端的非线性场和穿晶微裂纹的原子理论
        4.4.2 单裂纹产生的电磁辐射强度幅值与穿晶微裂纹比例权重的关系
    4.5 本章小结
    参考文献
第5章 应用实例分析
    5.1 岩石圈-大气层-电离层电磁前兆
        5.1.1 基于孕震模式对地震电磁前兆的分析
        5.1.2 大气层和电离层电磁前兆分析
    5.2 汶川地震电磁前兆的推证与分析
    5.3 电磁辐射方法测量动态裂纹扩展速度
    5.4 本章小结
    参考文献
结论与展望
    全文总结
    本文的创新点
    今后工作展望
攻读学位期间发表论文与研究成果清单
致谢
作者简介

四、同步辐射在矿物高压结构研究中的应用(论文参考文献)

  • [1]高压下二氧化碳和二氧化硅的相变与弹性性质研究[D]. 郭思洋. 吉林大学, 2021
  • [2]BaTiO3-BaGeO3体系高温高压结构与稳定性研究[D]. 谢亚飞. 中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所), 2021(01)
  • [3]高压剪切作用下含水矿物(三水铝石、滑石和蛇纹石)的结构稳定性研究[D]. 姜昌国. 中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所), 2021(01)
  • [4]水钠锰矿的光化学形成转化机理及其去除As(Ⅴ)研究[D]. 张腾飞. 华中农业大学, 2021
  • [5]微束分析测试技术十年(2011~2020)进展与展望[J]. 陈意,胡兆初,贾丽辉,李金华,李秋立,李晓光,李展平,龙涛,唐旭,王建,夏小平,杨蔚,原江燕,张迪,李献华. 矿物岩石地球化学通报, 2021(01)
  • [6]含铜矿物(CuFeO2、CuFeS2、CuS2、CuS)高温高压结构和稳定性研究[D]. 姜峰. 中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所), 2020(07)
  • [7]内蒙古石匠山硼锰钙石的矿物学特征及高压研究[D]. 陈羲. 中国地质大学(北京), 2019(02)
  • [8]黑柱石矿物学特征及高压结构研究[D]. 刘静娴. 中国地质大学(北京), 2019(02)
  • [9]煤岩燃烧及受热过程的电磁辐射效应研究[D]. 孔彪. 中国矿业大学, 2018(01)
  • [10]冲击载荷作用下花岗岩产生的电磁辐射研究[D]. 刘志祥. 北京理工大学, 2017

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同步辐射在矿物高压构造研究中的应用
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