1 内蒙古科技大学矿业研究院, 内蒙古 包头 014010
2 内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用省部共建国家重点实验室, 内蒙古 包头 014010
4 内蒙古科技大学理学院, 内蒙古 包头 014010
白云鄂博矿以资源丰富、 储量巨大而闻名。 其中独居石矿物是主要稀土原料之一, 在冶金、 **、 化工材料等领域都有广泛的应用。 前人已经对白云鄂博矿物学特征进行了充分的研究, 随着开采深度的增加, 原生矿物增多, 对现阶段稀土矿物赋存状态有待深入了解。 利用拉曼Mapping成像技术结合扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)与能谱议(energy dispersive spectrometer, EDS)方法, 能够对白云鄂博共伴生矿物赋存特征进行更深的研究。 EDS与能谱结果显示: 矿物扫描区由萤石、 重晶石、 独居石、 磷灰石和铁矿物构成。 拉曼Mapping分析显示: 显微共聚焦图下扫描基底为萤石矿物(CaF2), 拉曼特征峰普遍出现在220~650 cm-1, 与已知文献报道的萤石拉曼峰略有不同。 较大颗粒为重晶石矿物(BaSO4), 为典型的硫酸盐矿物。 中等颗粒大小为独居石矿物(Ce, La, Nd)PO4, 细小颗粒集中区为磷灰石矿物(Ca5[PO4]3F)。 虽然独居石与磷灰石都为典型的磷酸盐矿物且具有相同磷酸根结构, 但由于外部金属阳离子的结合种类不同, 其拉曼峰位也不相同。 拉曼Mapping结合EDS分析矿物的赋存特征及分布规律关系为: 独居石呈板状或块状分布在重晶石与磷灰石中间或磷灰石与萤石矿物之间, 粒度约为50~120 μm。 重晶石矿物颗粒较粗呈块状集合体分布, 颗粒大小为50~200 μm, 常与独居石共生, 矿物颗粒紧密生长。 磷灰石呈细粒状或块状, 星散分布在独居石与重晶石周围, 类似侵染分布在萤石中。 少量磷灰石颗粒与独居石相互交代成不规则共生体, 大部分磷灰石呈单体分布在矿物之间。 萤石矿物中富集最多, 占比约55%, 与独居石、 重晶石、 磷灰石、 铁矿物伴生。 从赋存状态上判断形成时期应早于其他伴生矿物。 对矿物成因复杂, 共伴生矿物极多白云鄂博矿床。 EDS虽能分析矿物学基本关系, 但独居石与重晶石矿物中的能谱图部分重合。 是由于能谱扫描Ba, S与稀土元素Ce, La, Nd时激发能量线系太相近以及能谱分辨率较低。 利用Mapping成像技术对于矿物鉴定上具有简单、 可靠的优点, 可以弥补EDS分析误判拉曼Mapping为矿物学分析提供一种新的鉴别思路, 同时也为白云鄂博矿物的鉴定提供了参考性的拉曼光谱。
白云鄂博矿 稀土 独居石 拉曼成像 共伴生矿 Bayan Obo Rare earths Monazite Raman mapping Co-associated ore 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3776
1 内蒙古科技大学, 白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室,包头 014010
2 内蒙古科技大学理学院, 包头 014010
3 内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010
利用矿渣制备微晶玻璃是提高矿产资源利用率的主要形式之一。本文以白云鄂博尾矿为原料, 采用微波一步法制备了CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)系辉石相矿渣微晶玻璃。选择835 ℃作为晶化温度, 研究了微波加热对微晶玻璃析晶行为和微观组织的影响。以La2O3作为研究变量探讨了La2O3添加对矿渣微晶玻璃析晶行为的作用。与传统的热处理制度相比, 微波加热可以在较短的时间内达到较高的析晶效果。同时La2O3的添加促进了晶粒细化。由拉曼光谱分析, La离子添加会导致玻璃网络中桥氧的增多, 促进了辉石相析晶。在La的添加量为4%(质量分数)时硬度最高, 达到了829.22 MPa。
白云鄂博尾矿 微波法 矿渣微晶玻璃 氧化镧 拉曼光谱 Bayan Obo tailing microwave method slag glass-ceramics La2O3 Raman spectroscopy
1 江苏海洋大学电子工程学院, 江苏 连云港 222005
2 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室, 内蒙古 包头 014010
3 内蒙古科技大学理学院, 内蒙古 包头 014010
拉曼光谱作为一种激发光谱, 采用激光作为激发光源, 在气体检测中可以激发所有气体分子的拉曼信号。 由于气体的分子密度低、 透光度高、 拉曼散射截面小, 导致激发光能量的利用效率低； 拉曼信号散射向四周立体空间而常规收集方法只能收集较小的空间立体角, 从而造成检测限较差而不能广泛应用于气体的检测。 提出了一种拉曼直角反射共焦腔用来提高气体等透明样品的拉曼检测的检测灵敏度。 拉曼直角反射共焦腔利用直角反射镜将入射光反射回原方向但是光路具有空间偏移的特点, 采用两个相对放置、 互相平行的直角反射镜, 将光束直径为0.7 mm的激光在工作直径为25.4 mm的共焦腔内10次来回反射, 并采用共焦点相对放置的两个透镜将激发光聚焦到焦点, 从而提高激发光能量的使用效率。 拉曼散射向激光传输方向的信号被直角反射镜反射向原方向, 经过透镜聚焦到焦点后和拉曼散射向激光入射方向的信号一起经过长通滤光片后传输向拉曼光谱仪, 从而提高了拉曼散射信号的收集效率。 以空气作为测试对象进行实验, 300 s内可以获得清晰的CO2的拉曼光谱和N2, O2的精细拉曼光谱并对其强度比进行了分析, 其中N2的2 332 cm-1, O2的1 557 cm-1, CO2的1 388 cm-1的拉曼峰的峰高比是785∶257∶1。 拉曼直角反射共焦腔在常规拉曼散射激发收集光路的基础上增加了两个直角反射镜和一个聚焦镜, 具有体积小, 结构简单, 易于调节的特点。 拉曼散射向周围空间的信号强度分布与入射光的入射方向有关, 在沿入射光方向及其相反方向散射信号强度最大, 拉曼直角反射共焦腔设计的收集散射信号的角度与散射信号强度分布最强方向一致, 并且利用了光学景深的优势, 最大化的提高了拉曼散射信号收集效率。 拉曼直角反射镜腔可以拓展拉曼光谱技术在气体检测中的应用, 例如用于气相化学反应的原位监控、 发动机燃烧过程及排放物检测、 未知污染物气体分析等气体成分复杂的领域。
直角反射共焦腔 拉曼光谱 气体检测 Right angle reflection cavity Raman spectroscopy Gas detection
1 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室, 内蒙古 包头 014010
2 内蒙古科技大学理学院, 内蒙古 包头 014010
利用ZL-10型全自动界面张力仪(柏金环法)和NDJ-5S型数显粘度计测量体积分数为5%～100%的二甲基亚砜(DMSO)水溶液及超纯水, 得到表面张力和粘度的变化规律。 用拉曼光谱仪测量不同浓度DMSO水溶液的拉曼光谱, 得到体系中含氢键作用的拉曼频移变化规律。 实验结果表明, DMSO水溶液的表面张力随浓度的变化受DMSO水溶液中氢键作用的影响, 且与氢键强度成反相关。 DMSO与水的氢键作用对粘度的影响较表面张力更为复杂, 粘度随浓度的变化呈二次函数的反常现象, 影响因素包含氢键强度, 氢键网络结构和空间方向性多个方面。 该研究探索一种利用拉曼光谱研究水溶液微观结构与宏观物理性质关系的实验方法。
水溶液 氢键 拉曼光谱 表面张力 粘度 Aqueous solution Hydrogen band Raman spectroscopy Surface tension Viscosity 光谱学与光谱分析
2018, 38(9): 2778
1 吉林大学物理学院, 吉林 长春130023
2 内蒙古科技大学稀土学院, 内蒙古 包头014010
3 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室, 内蒙古 包头014010
利用金刚石对顶砧在常压至12.85 GPa条件下对β-胡萝卜素进行了原位高压拉曼光谱测量, 讨论了β-胡萝卜素分子特征峰频率随压力的变化规律及其π-电子离域受压力的影响。 实验结果表明, β-胡萝卜素的各特征峰均向高波数移动, 其主要的三个特征峰的拉曼频率与压力的关系为: ν1(CC)=4.74P+1 511.4, ν2(C—C)=2.55P+1 157.6和ν3(CH3)=2.25P+1 011.3, β-胡萝卜素的ν1+ν2和频峰在5.38 GPa的压力条件下发生劈裂。 对实验结果进一步分析发现随压力增大β-胡萝卜素分子的β环扭转变化使其π-电子离域程度变弱, 导致β-胡萝卜素分子主链上的碳碳双键比碳碳单键更容易压缩。
高压 拉曼光谱 β-胡萝卜素 π-电子离域 High pressure Raman spectra β-carotene π-electron delocalization 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2429
1 吉林大学物理学院, 吉林 长春130023
2 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿金属资源综合利用重点实验室, 内蒙古 包头014010
3 吉林大学分子酶学工程教育部重点实验室, 吉林 长春130023
4 吉林大学第二医院, 吉林 长春130041
测量了在降温过程中体积比为1∶1的二甲基亚砜(DMSO)水溶液的拉曼光谱, 并对DMSO水溶液的拉曼光谱进行了归属。 对实验数据进行分析发现: 在降温过程中DMSO分子与水分子的分子间氢键、 DMSO分子与DMSO分子和水分子与水分子间氢键的作用行为引起了DMSO的SO双键和水分子的O—H键的拉曼谱带的变化。 进一步分析表明: 在27～－30 ℃降温过程DMSO与水之间氢键加强, －30～－60 ℃降温过程水与水之间氢键代替DMSO与水之间的氢键。 这为丰富水溶液的氢键理论提供了实验依据。
氢键 拉曼光谱 水溶液 Hydrogen bond Line width Raman spectra Aqueous solution 光谱学与光谱分析
2013, 33(9): 2425
1 内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室(省部共建国家重点实验室培育基地), 内蒙古 包头014010
2 内蒙古科技大学稀土学院, 内蒙古 包头014010
3 内蒙古科技大学数理与生物工程学院, 内蒙古 包头014010
采用显微共聚焦拉曼光谱对三种二元水溶液(乙腈/水、 二甲基亚砜（DMSO）/水和丙酮/水)进行测量, 得到含有氢键作用的水溶液体系拉曼频移和线宽随浓度的变化规律。 应用混合模型和相互作用体系的线宽经验公式对实验结果进行了分析。 结果表明, 含有氢键作用的水溶液体系中, 氢键作用越强线宽越大,并且线宽随单位浓度变化率大; 同种氢键体系中, 线宽不仅受浓度浮动的影响, 氢键作用也是一个重要的影响因素, 定量分析证明线宽与浓度、 氢键作用关系很好地符合Ojha等提出的线宽公式。
氢键 线宽 拉曼光谱 水溶液 Hydrogen bond Line width Raman spectra Aqueous solution 光谱学与光谱分析
2012, 32(11): 3031
