应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制
严俊, 胡丹静, 黄雪冰, 彭秋瑾, 刘晋华, 张旭, 张俭
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.009
近些年来,相关人工合成欧泊的研究工作主要聚焦于天然与合成欧泊的鉴别与筛选,而相关合成欧泊的微结构、变彩机制及其中水的赋存状态的深入研究鲜见报道。本文通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)对一类合成欧泊的微结构、结构缺陷进行较系统的研究。同时,结合对样品的热处理就该合成欧泊体色、变彩机制及其中水的赋存状态作了初步探讨。结果表明:该样品的红外光谱中,在约2900 cm-1、1737 cm-1处出现合成欧泊特征吸收,且在4000~6000 cm-1波段,合成欧泊相比天然欧泊的吸收峰更为复杂。合成欧泊的颜色由体色与变彩两者共同构成,该体色与存在于其微结构中准球状、粒径约205 nm的二氧化硅颗粒的间隙填充物直接关联,且在热处理条件下随着间隙物的析出而渐退。同时,该类合成欧泊的变彩归因于结构致色并由其内部SiO2颗粒周期性排列而构成的三维的光子带隙结构所致。此外,在欧泊的微观结构发生重构前,变彩所呈现的颜色主要由准球状二氧化硅颗粒粒径与间隙填充物决定。
关键词: 合成欧泊, 体色, 微结构, 变彩成因机制, 傅里叶变换红外光谱, 场发射扫描电镜
不同颜色的淡水养殖珍珠呈色机理研究
严俊, 胡仙超, 王巨安, 严雪俊, 胡丹静, 刘培钧, 方诗彬
珍珠的呈色机理一直存在有机物致色学说与微量金属离子致色学说,鉴于有机物致色机理与物体本身结构无关及珍珠中微量金属元素的测定,这些理论用于解释珍珠时呈色存在明显的局限,直至目前珍珠的呈色机理尚无定论。本文采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)等技术,对白、紫、粉红三种颜色的淡水养殖珍珠的呈色机理进行较为系统的研究。结果表明:不同颜色珍珠的红外光谱无明显差异;粉色珍珠中Ti、Fe、Mg与Cu的含量较白色与紫色珍珠高,白色珍珠中Mn的含量较粉色珍珠高;粉色与白色珍珠中Ti、Fe、Cu的含量差异较大,但紫色与白色珍珠中Ti、Fe、Cu的含量几乎接近;不同颜色珍珠的研磨粉体的颜色基本一致,反射主波长为(582±1) nm,说明珍珠内有机质与致色金属元素不应是珍珠呈色差异的主要原因。在同一直径不同颜色的珍珠中,其近外表面区域内珍珠层文石板片的厚度大小不一,其中粉色珍珠中文石板片的厚度相对较薄;珍珠表面的“叠瓦状”结构疏密也并不一致,粉色珍珠表面的文石片层更为紧密。研究认为,珍珠中内部文石板片厚度及其外表面形貌的差异应是珍珠呈现不同颜色的直接原因。
关键词: 淡水养殖珍珠, 呈色机理, 化学组成, 微结构, 光子晶体
应用傅里叶变换红外光谱与紫外可见吸收光谱鉴别两类海水养殖灰色珍珠
邵惠萍, 严雪俊, 严俊, 王金, 余思逸, 彭秋瑾, 胡仙超
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201809280109
Akoya珍珠属生物矿化有机宝玉石,该类珍珠的矿物组成与微结构分析、定性与其颜色形成属性的鉴定方法尚为缺乏。本文通过光学显微镜、紫外可见吸收光谱、傅里叶变换红外光谱、能量色散X射线荧光光谱对具有白色或灰色珠核的两类Akoya灰色珍珠的珍珠层与珠核的结构特征及显色机制、紫外吸收光谱、微量金属元素赋存特征进行了对比研究。结果表明:①灰色珍珠的珠核有白色与灰色两类,两类珍珠的直径主要分布在5~9mm,珍珠层厚度约300~500μm;②两类珍珠的珍珠层和珠核的主体矿物组成均为生物文石,且两者的珍珠层中均富Sr贫Mn。③灰色的珠核具有明显的富Mn特征,且由于辐照使得Mn元素的价态升高并使得珠核致灰色,并导致整个珍珠呈现灰色;④紫外可见吸收光谱检测中,一般而言具有白色珠核的灰色珍珠在300~400nm波段可见明显的反射带,而具有灰色珠核的灰色珍珠在400~500nm波段可见明显的反射带。两类灰色珍珠皆为海水养殖珍珠,研究表明这两类珍珠的紫外吸收光谱的差异可作为初步评判灰色系珍珠是否经辐照改色的依据之一。
关键词: 灰色珍珠, 紫外可见吸收光谱, 结构, 珍珠层, 珠核, 辐照处理
浙江青田单斜晶系叶腊石微结构的高分辨透射电镜研究
严俊, 姚程, 方伟, 张俭, 盛嘉伟
采用X射线粉晶衍射 (XRD)、高分辨透射电镜 (HR-TEM) 及X射线荧光光谱 (XRF) 对青田叶腊石的矿物学特征进行了较为系统的研究。结果表明:叶腊石矿物颗粒微结构中最基本的构成单元为纳米板片,且该板片多呈聚集态,单层板片面积大小不一,厚度为 (8±2) nm。XRF分析结果表明青田叶腊石原矿混合物中SiO2与Al2O3的分子个数比为6.2,明显高于纯叶腊石中SiO2与Al2O3的分子个数比4.0。HR-TEM对叶腊石晶体结构的研究证实青田叶腊石具有典型的单斜晶系特征,该结论与叶腊石XRD结论一致;且XRD分析结果证实其伴生矿为石英,该结论与XRF所获得的青田叶腊石的“富硅”特征吻合。此外,叶腊石微结构中存在着较明显的晶体缺陷。在高能电子束辐照作用下,叶腊石晶体结构发生明显的破坏,并最终转变为非晶态结构。
关键词: 叶腊石, 单斜晶系, 微结构, 粒径效应, 高分辨透射电镜
应用X射线衍射-红外光谱等技术研究滑石在机械力研磨中的形貌和晶体结构变化及影响机制
任叶叶, 张俭, 严俊, 林剑, 陈思杭, 盛嘉伟
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.02.005
滑石的颗粒粒径、形貌、晶型等对其应用的实效性、终端产品的性能产生极大影响, 目前主要研究其表面改性, 而有关微观形貌及晶体结构研究较少。本文利用X射线荧光光谱、X射线衍射分析、红外光谱、粒度分析仪结合高分辨场发射扫描电镜(FE-SEM)技术对辽宁滑石粉在高强度机械力研磨作用下的微形貌和晶体结构变化特征进行系统研究。结果表明滑石粉原矿混合物中MgO与SiO2的分子个数比约为0.45, 该数值明显低于纯滑石粉晶体中MgO与SiO2的分子个数比0.75。此类滑石为典型的单斜晶系, 研磨作用使滑石粉由晶态转变为非晶态结构, 其层状结构的有序化和键合作用发生了明显的变化。滑石粒度随研磨时间变化呈现减小-增大-减小的循环过程。研磨后粉体形貌存在差异, 细化的小颗粒粉体因团聚而呈“准球体”, 且随着研磨的进行出现细化-团聚-细化的反复过程。此结论这对于滑石的深加工与应用及其相关矿物粉体的研究具有一定的参考价值。
关键词: 滑石粉, 研磨, 团聚, 准球体, X射线荧光光谱法, X射线衍射法, 红外光谱法, 粒度分析仪, 高分辨场发射扫描电镜
应用XRF-SEM-XRD-FTIR等分析测试技术研究丽水蓝色类欧泊(蛋白石)的矿物学与光学特征
严俊, 胡仙超, 方飚, 陶金波, 彭秋瑾, 张俭
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2014.06.006
直至目前, 我国相关欧泊的矿藏及其相应的矿物学特征鲜见报道, 近期在浙江丽水缙云地区发现的蓝色类欧泊石引起了宝玉石科研工作者的广泛关注, 但此矿物的相关研究至今尚未见论述。本文应用X射线荧光光谱(XRF)、场发射扫描电镜(FE-SEM)结合X射线粉晶衍射(XRD)与傅里叶变换红外光谱(FTIR)等多种综合检测技术首次对该类蓝色原矿的矿物学及光学变彩性质进行研究。结果表明:XRF分析显示蓝色原矿的主体化学组成为SiO2(质量含量95%), 仅含极少量的Fe2O3与Al2O3等杂质。同时, 蓝色原矿及其相应的热处理后样品局部区域具有明显的变彩特征, 主体的化学组成与其光学特征与天然欧泊的组成及变彩效应类同。XRD分析显示原矿粉体的无机相的晶型为方石英相, 衍射峰形锐化, 该晶体的结构特征明显相异于天然欧泊即微晶类的蛋白石(Opal-CT)、Opal-C与非晶蛋白石类(Opal-A)。此外, 样品的红外光谱与天然欧泊间存在一定的频率位移。鉴于此, 初步将该类原矿归属为类欧泊, 因蓝色原矿所在地丽水缙云地区属于中生代陆相火山岩的地质, 因此进一步将该原矿命名为一类火山岩类的类欧泊石, 而有关此类欧泊是否可以归属为广义上的欧泊有待再作商榷。同时基于对蓝色原矿有无变彩效应区域的FE-SEM测试结论, 本文初步推测该类矿物的光学变彩特征与原矿表面的“叠瓦状”结构形貌有关。
关键词: X射线荧光光谱法, 场发射扫描电镜, X射线粉晶衍射法, 傅里叶变换红外光谱法, 蛋白石, 微结构, 虹彩效应,  
应用FTIR-XRD-XRF分析测试技术研究新型仿制绿松石的矿物学特征
严俊, 刘晓波, 王巨安, 方飚, 刘培钧, 杨彬彬
doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.05.008
近年来绿松石及其仿制品的鉴定工作较多局限于应用傅里叶变换红外光谱对仿制品进行简单的筛选, 前人报道的仿制绿松石的矿物组成主要为单一的矿物相(如异极矿、三水铝石、磷铝石、羟硅硼钙石、菱镁矿等)。本文应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线粉晶衍射(XRD)与X射线荧光光谱(XRF)对当前珠宝市场上几种新型仿制绿松石进行了初步分类, 并对不同类别的仿制绿松石的具体矿物组成、物相及晶型特征作了对比研究。结果表明, 这些新型仿制绿松石可分为三大类:一类主要由硅酸盐(斜硅钙石)与碳酸盐(方解石)两种矿物组成; 另一类为白云石与方解石两种碳酸盐矿物的混合相; 第三类以硅酸盐类为主要矿物, 并含有钡长石、辉石与石英。显然, 新型仿制绿松石的矿物组成明显相异于传统仿制品, 可见仿制绿松石的矿物组成日趋多样性、复杂化, 该现状必然对新型仿制样品的物相鉴定提出了更高的要求。
关键词: 仿制绿松石, 矿物组成, 傅里叶变换红外光谱法, X射线粉晶衍射法, X射线荧光光谱法

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