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光致变色天然白色方钠石宝石学和光谱学特征探究 被引量：4
1
作者 剡晓旭 岳素伟 +1 位作者 苏绿曼 王志文 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3936-3941,共6页
方钠石为似长石类矿物,常作为无机光致变色材料广泛应用于建筑、照明和放射量测定等领域。高品质方钠石宝石以其迷人的光致变色效应为大众熟知,并得到消费者认可,价格也不断攀升。因天然宝石级方钠石的宝石学特征和光致变色机理研究较薄... 方钠石为似长石类矿物,常作为无机光致变色材料广泛应用于建筑、照明和放射量测定等领域。高品质方钠石宝石以其迷人的光致变色效应为大众熟知,并得到消费者认可,价格也不断攀升。因天然宝石级方钠石的宝石学特征和光致变色机理研究较薄弱,为鉴定提供理论依据并探究其变色机制,特选取具光致变色效应的天然白色方钠石分别进行UVA(365nm)和UVC(254 nm)紫外光致变色实验,并结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)和电子顺磁共振波谱(EPR),探讨其光致变色机理。紫外光辐照实验显示,天然白色方钠石具有橙粉色-橙红色荧光,受UVA紫外光辐照5分钟变为紫红色,可维持1~2 min,使用白光(700~400 nm)照射可以快速褪至初始白色;受UVC紫外光辐照,紫色调浓度持续加深且产生持久稳定的光致变色;初始白色样品紫外荧光强度明显强于光致变色后紫红色样品。FTIR吸收光谱指示,5250 cm^(-1)处强吸收峰归属于H 2O的弯曲振动与伸缩振动的组合吸收,证实存在结晶水;4698和4555 cm^(-1)两处弱吸收峰与金属阳离子(M)和O—H相互吸引而成的面外弯曲振动γ(M—OH)有关(M=Mg^(2+),Na^(+),K^(+),Al^(3+));1002 cm^(-1)处强吸收峰与标准方钠石吸收特征相比,向高波数偏移约20 cm^(-1),指示硅氧四面体结构中AlⅣ含量减少,结合EPR波谱结果认为上述现象可能由Mn^(2+)和Ti 3+替换AlⅣ—O四面体结构所致,并分别形成以3511 G(g=2.002)处为中心的多条超精细谱线及3573 G(g=1.967)处单一谱线。UV-Vis和EPR谱指示,白色方钠石短波紫外产生持续光致变色产生的主要原因是,因S 2-2替代Cl-导致体系存在部分Cl缺失(空位V Cl)来平衡电价,S 2-2受紫外线激发分解:S 2-2→S-2+e-,e-进入导带而被V Cl捕获形成色心,位于色心的电子转变为激发态而产生539 nm宽吸收带,伴有向紫外区的拖尾增强吸收,导致样品呈紫红色,EPR 3480 G(g=2.02)处单一谱峰可作为判别依据。 展开更多
关键词 白色方钠石 光致变色 发光性 电子顺磁共振波谱(EPR)
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热处理棕褐色电气石光谱学特征与颜色成因初探 被引量：3
2
作者 岳素伟 剡晓旭 +2 位作者 林佳淇 王沛炼 刘军锋 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期2524-2529,共6页
电气石属三方晶系的硼铝硅酸盐,主要有铁电气石、锂电气石、镁电气石、钠-锰电气石等品种,因含不同的过渡元素或色心而呈绿、蓝、黄、红、粉、棕和黑色。选取棕褐色电气石样品在还原和中性气氛加热3 h,结果显示,600℃晶体出现大量裂隙;... 电气石属三方晶系的硼铝硅酸盐,主要有铁电气石、锂电气石、镁电气石、钠-锰电气石等品种,因含不同的过渡元素或色心而呈绿、蓝、黄、红、粉、棕和黑色。选取棕褐色电气石样品在还原和中性气氛加热3 h,结果显示,600℃晶体出现大量裂隙;500和450℃棕褐色调减弱,透明度大大提升,500℃裂隙稍多;350℃加热,样品变绿黄棕色;250℃加热样品略微变浅,仍为棕褐色调;加热后∥c轴切面见明显绿色与棕色二色性,垂直c轴切面,即{0001}面,为棕色;综合显示,最佳变色温度在450~500℃。利用X射线荧光光谱(XRF)、红外吸收光谱(IR)和紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)对热处理前后样品进行分析,样品属于富Mn和Fe的锂电气石。样品中红外特征吸收峰在3800~3400,1350~1250,1200~800与800 cm^(-1),近红外光谱有4720,4597,4537,4441,4343,4203和4170 cm^(-1)特征峰。热处理后,由M—OH(M为Al,Mg,Fe和Mn等)伸缩和弯曲振动所致的3800~3400 cm^(-1)吸收峰减弱,600℃消失,与加热失水行为导致的结构水弯曲/伸缩振动减弱有关;近红外光谱4170和4720 cm^(-1)吸收消失。棕褐色电气石在∥c轴切面的可见光范围内具有715,540和417 nm吸收带,依次为Fe^(2+)d—d(5 T 2g→5 E g)跃迁、Fe^(2+)→Fe^(3+)(IVCT)、Fe^(2+)→Ti^(4+)(IVCT)所致。样品具有高的Mn含量,417 nm附近的吸收可能存在Mn^(2+)d—d(^(6)A_(1g)→^(4)A_(1g),^(4)T_(Eg))自旋禁阻跃迁产生的413/414 nm叠加。热处理使Mn^(3+)还原成Mn^(2+),Mn^(2+)增加导致414 nm吸收峰增强,因此417 nm附近吸收带变化不大。同时,热处理后与Mn^(3+)有关的520 nm吸收也同时消失,520 nm吸收带的存在也可能是540 nm吸收带呈非对称吸收峰的原因。450℃以上热处理后,715和417 nm吸收带变化不大,位于绿光区的540 nm吸收带消失,分析认为加热使得部分Fe^(3+)还原为Fe^(2+),导致Fe^(2+)→Fe^(3+)(IVCT)减少,在∥c轴切面上540 nm吸收显著减弱。540 nm吸收带在绿色光区域,其消失导致绿色光透过,样品呈绿色。 展开更多
关键词 棕褐色电气石 热处理 X射线荧光光谱 红外光谱 紫外-可见光谱
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黄绿色菱锌矿玉的谱学特征及颜色成因初探
3
作者 罗洁 岳素伟 +1 位作者 郭红瑛 刘嘉钧 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期1886-1890,共5页
菱锌矿颜色丰富,有黄色、蓝色、粉色、绿色等,矿物学特征及谱学特征的研究较少,对其不同颜色的成因认识亦不明确。选取黄绿色菱锌矿玉,利用X射线粉晶衍射仪、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外变换光谱仪、拉曼光... 菱锌矿颜色丰富,有黄色、蓝色、粉色、绿色等,矿物学特征及谱学特征的研究较少,对其不同颜色的成因认识亦不明确。选取黄绿色菱锌矿玉,利用X射线粉晶衍射仪、电子探针、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪、傅里叶红外变换光谱仪、拉曼光谱仪、紫外-可见分光光度计、电子顺磁共振仪等分析显示,样品为纯净的菱锌矿,主要成分为ZnO,其平均含量为61.3%,次要成分有CaO,FeO,MnO,CdO及PbO。样品中含有微量过渡金属元素Fe和Mn,平均含量分别为7363.5×10^(-6)和3558×10^(-6)。样品在740,883和1490 cm^(-1)处出现菱锌矿的特征吸收带,740 cm^(-1)归属于[CO_(3)]_(2-)的面内弯曲振动单峰,883 cm^(-1)属于[CO_(3)]_(2-)的面外弯曲振动峰,1490 cm^(-1)处的强吸收谱带为[CO_(3)]_(2-)反对称伸缩振动所致。拉曼谱有300,728和1091 cm^(-1)等方解石族特征峰,300 cm^(-1)归属于ZnO对称伸缩振动,728 cm^(-1)归属于[CO_(3)]_(2-)面内弯曲振动,1091 cm^(-1)归属于[CO_(3)]_(2-)对称伸缩振动。综合分析认为,Fe^(3+)的^(6)A_(1)→^(4)E(D)跃迁、^(6)A_(1)→^(4)T_(2)(D)跃迁、Mn^(2+)的d电子跃迁产生的紫外-可见光谱377,395和417 nm附近的吸收带是样品产生黄绿色的原因。EPR谱也显示出g=2.0左右的Mn^(2+)的特征六重超精细共振谱线和g=1.98左右的Fe^(3+)的特征谱线。结合样品成分和吸收光谱等特征,可以认为菱锌矿玉样品的黄绿色是由Fe^(3+)和Mn^(2+)的d-d轨道电子跃迁共同导致。 展开更多
关键词 菱锌矿玉 矿物组成 成分分析 谱学特征
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