含铜矿物（CuFeO 2 、CuFeS 2 、CuS 2 、CuS）高温高压结构和稳定性研究
发布时间：2021-06-23 00:48
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,...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)广东省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mao-Bell型金刚石压腔装置示意图（MaoandBell，1975）
第2章高温高压实验技术7为金刚石台面在百万大气压下会发生弹性变形呈杯状（Mossetal.，1986），凸起的台面边缘可能穿透金属封垫而导致金刚石破裂。同时，在金刚石压砧的边缘切割斜角对于降低样品腔内应力梯度也非常重要（Miletichetal.，2000）。图2.1Mao-Bell型金刚石压腔装置示意图（MaoandBell，1975）Figure2.1IllustrationofMao-Belltypediamondanvilcell(MaoandBell,1975)图2.2金刚石压砧的形状（a）和台面设计（b）（Miletichetal.，2000）Figure2.2(a)Shapeofdiamondanvilsand(b)culetdesigns(Miletichetal.,2000)选用金刚石作为压砧，是因为它具有许多优良的性质，比如对各种波段的光都有良好透过性，可以在显微镜下直接观察，更可以结合多种光谱分析测试手段。金刚石作为天然存在的最硬的物质，高硬度是一种用于高压研究的重要特性。此外，它还具有良好热导率和低膨胀系数等特征。对于金刚石本身而言，根据晶体内部含氮情况分类可以分为I型和II型，根据实验需求和研究内容往往选择不同的类型（刘云贵等，2019）。例如光散射研究（拉曼光谱）中通常需要选择低荧光金刚石，以获得较强的信噪比，而荧光对于X射线衍射实验研究没有太大阻
含铜矿物（CuFeO2,CuFeS2,CuS2,CuS）高温高压结构和稳定性研究10阻丝外加温实验中使用的SrB4O7:Sm2+利用分析纯试剂SrCO3和Sm2O3粉末，加入硼酸H3BO3在空气中经高温固固反应得到。图2.3（b）给出了它常温常压拉曼光谱测试结果，该压标在高温高压下的拉曼光谱仍然可以保持如同常温常压下的尖锐峰形和高强度分辨，作为高温高压实验中红宝石压标的替代品非常有效。图2.3常温常压下Ruby和SrB4O7:Sm2+压标的荧光光谱Figure2.3ThefluorescencespectrumofRubyandSrB4O7:Sm2+calibrantatambienttemperatureandpressure状态方程压力标定方法也叫内标法，它利用压力标定物质（如Pt,Au,Ag,NaCl,KCl）的已知状态方程来测定实验压力，这些标准物质的状态方程通常是在冲击波实验中得到的（Holmesetal.，1989）。实验中需要将一定量的压力标定物质和样品均匀混合后一同放入样品腔，通过X射线衍射获得标定物质的晶格常数，然后根据P-V-T关系求得当前的压力。由于在测试样品信号时可同步获得原位实验压力，测压比较准确简便。但内标法通常需要借助同步辐射装置开展X射线衍射来测定晶格常数，较大限制了它在日常实验中的大量使用。此外，加入的标定物质需要结构简单，尽量减少压标的衍射峰对样品信号的干扰。而且，压标需要化学性质稳定，不能与样品反应或者影响实验结果。实验中通常需要提前对样品做预测分析来选择合适的标定物质。矿物相变测压是利用已知相变压力与温度关系的矿物来测量压力的。当矿物开始发生相变时，当前实验压力就是该矿物的相变压力。常见的是利用NaCl在约30GPa左右发生的B1相与B2相之间的转变，当实验观察到NaCl发生相变时，腔内压力约为30GPa。由于矿物相变往往有滞后效应，这种测压方法不够准
本文编号：3243877
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所)广东省
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Mao-Bell型金刚石压腔装置示意图（MaoandBell，1975）
第2章高温高压实验技术7为金刚石台面在百万大气压下会发生弹性变形呈杯状（Mossetal.，1986），凸起的台面边缘可能穿透金属封垫而导致金刚石破裂。同时，在金刚石压砧的边缘切割斜角对于降低样品腔内应力梯度也非常重要（Miletichetal.，2000）。图2.1Mao-Bell型金刚石压腔装置示意图（MaoandBell，1975）Figure2.1IllustrationofMao-Belltypediamondanvilcell(MaoandBell,1975)图2.2金刚石压砧的形状（a）和台面设计（b）（Miletichetal.，2000）Figure2.2(a)Shapeofdiamondanvilsand(b)culetdesigns(Miletichetal.,2000)选用金刚石作为压砧，是因为它具有许多优良的性质，比如对各种波段的光都有良好透过性，可以在显微镜下直接观察，更可以结合多种光谱分析测试手段。金刚石作为天然存在的最硬的物质，高硬度是一种用于高压研究的重要特性。此外，它还具有良好热导率和低膨胀系数等特征。对于金刚石本身而言，根据晶体内部含氮情况分类可以分为I型和II型，根据实验需求和研究内容往往选择不同的类型（刘云贵等，2019）。例如光散射研究（拉曼光谱）中通常需要选择低荧光金刚石，以获得较强的信噪比，而荧光对于X射线衍射实验研究没有太大阻
含铜矿物（CuFeO2,CuFeS2,CuS2,CuS）高温高压结构和稳定性研究10阻丝外加温实验中使用的SrB4O7:Sm2+利用分析纯试剂SrCO3和Sm2O3粉末，加入硼酸H3BO3在空气中经高温固固反应得到。图2.3（b）给出了它常温常压拉曼光谱测试结果，该压标在高温高压下的拉曼光谱仍然可以保持如同常温常压下的尖锐峰形和高强度分辨，作为高温高压实验中红宝石压标的替代品非常有效。图2.3常温常压下Ruby和SrB4O7:Sm2+压标的荧光光谱Figure2.3ThefluorescencespectrumofRubyandSrB4O7:Sm2+calibrantatambienttemperatureandpressure状态方程压力标定方法也叫内标法，它利用压力标定物质（如Pt,Au,Ag,NaCl,KCl）的已知状态方程来测定实验压力，这些标准物质的状态方程通常是在冲击波实验中得到的（Holmesetal.，1989）。实验中需要将一定量的压力标定物质和样品均匀混合后一同放入样品腔，通过X射线衍射获得标定物质的晶格常数，然后根据P-V-T关系求得当前的压力。由于在测试样品信号时可同步获得原位实验压力，测压比较准确简便。但内标法通常需要借助同步辐射装置开展X射线衍射来测定晶格常数，较大限制了它在日常实验中的大量使用。此外，加入的标定物质需要结构简单，尽量减少压标的衍射峰对样品信号的干扰。而且，压标需要化学性质稳定，不能与样品反应或者影响实验结果。实验中通常需要提前对样品做预测分析来选择合适的标定物质。矿物相变测压是利用已知相变压力与温度关系的矿物来测量压力的。当矿物开始发生相变时，当前实验压力就是该矿物的相变压力。常见的是利用NaCl在约30GPa左右发生的B1相与B2相之间的转变，当实验观察到NaCl发生相变时，腔内压力约为30GPa。由于矿物相变往往有滞后效应，这种测压方法不够准
本文编号：3243877
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