中国科学院西安光学精密机械研究所王鹏飞研究员团队通过对拉曼光谱、核磁共振(NMR)光谱等进行综合研究,揭示了氟磷酸盐玻璃F/O比与结构的关系。

新颖的普适原理指导氟磷酸盐玻璃的性能

氟磷酸盐玻璃的性能与其结构密切相关,但目前对氟磷酸盐玻璃结构的研究得出的结论并不能普遍适用于不同成分的玻璃。

鉴于F-和O-是仅有的两个现存阴离子,且在结构中起主导作用,因此基于F/O比研究玻璃的共同结构特征是一种有效的方法。

本研究研究人员基于氟磷酸盐体系制备了一系列F/O比范围为1~7的玻璃样品,通过拉曼光谱和核磁共振光谱研究了不同F/O比下不同Qn基团含量的变化,并通过与已报道的核磁共振光谱进行比较分析,得出了F/O比与Qn特性之间的定量关系。

当F/O比小于0.3时,Q2含量最高,而Q0单元存在的数量很少,所占比例不足10%;当F/O比在0.3~1范围内时,含量最高的Qn单元由Q2或Q1单元组成。

随着F/O比的增加,Q1单元的含量大幅增加,而Q0单元的含量在此范围内保持相对稳定;F/O比在1~4范围内时,含量最高的Qn单元为Q0单元或Q1单元。

当F/O比大于4时,含量最高的Qn单元由Q0组成,随着氧含量比的增加,Q0的生长速度减慢并趋于饱和。

该研究揭示了F/O比对氟磷酸盐玻璃结构影响的一般规律,为通过成分预测玻璃的结构和性能提供了有效途径。