本文利用原位高温拉曼光谱技术并结合量子化学从头计算方法研究了Li2O-WO3二元系钨酸盐熔体中稳定存在的结构单元随成分变化的趋势,给出了其在不同成分下微结构的具体模型,并对其主要振动模式进行了归属。研究表明成分不同会导致四面体基团聚合形成不同长度的链状,且Li2O与WO3摩尔比越小,也即WO3的含量越多,其链的长度越长；结合量子化学从头计算理论分析,认为当熔体的摩尔比为1∶1、1∶2、1∶3以及1∶4时,对应的阴离子基团模型分别为[WO4]2-、[W2O7]2-、[W3O10]2-和[W4O13]2-,其中[W2O7]2-、[W3O10]2-和[W4O13]2-分别由两个、三个、四个[WO4]2-以共顶形式连接而成。

本文测定了Na4GeO4、Na2GeO3、Na2Ge4O9和Na4Ge9O20等晶体从273 K到1413 K升温及熔体的拉曼光谱, 结合分析金红石型GeO2的相关结构和光谱, 研究了其微结构单元在升温过程中的变化、熔体中的形态和锗的氧配位数及其温致变化。Na4GeO4 和 Na2GeO3晶体结构单元为GeO4四面体, 在升温过程及其熔体中锗维持四配位。Na2Ge4O9 和 Na4Ge9O20晶体结构单元为GeO4四面体和GeO6八面体共存, 升温过程中, GeO6八面体将发生结构转变, 在熔融状态全部转变为GeO4四面体, 并产生与钠离子等摩尔分数的非桥氧, 在熔体中锗的氧配位数为4。研究还表明, 桥氧的对称弯曲振动模可以反映不同微结构单元间的连接, 并且随着温致结构的变化而产生特征性的变化。

本文测定了钠氟石(NaF·2CaO·SiO2)的常温拉曼光谱, 并运用Dmol3密度泛函(DFT) 理论对其晶体中主要结构单元的简正振动模式进行了计算。通过实验值与计算值的比较, 确定了其特征峰的归属。同时, 采用高温拉曼光谱仪原位实测了钠氟石在不同的升温速率下的变温拉曼光谱。研究表明, 钠氟石在缓慢升温过程中会分解成NaF和Ca2SiO4; 快升至熔点附近, 熔化成液态, 快冷至室温, 仍分解成β- Ca2SiO4。

利用显微共聚焦拉曼光谱技术研究了LiTaO3晶体在298～948 K温度范围内的拉曼光谱， 通过对其高波数拉曼峰的分析， 研究了LiTaO3的相变机制。 研究发现， 除466.7 cm-1峰外， LiTaO3的其余拉曼峰随着温度的升高向低波数方向明显频移； 所有拉曼峰的半高宽随着温度的升高逐渐增加， 同时拉曼峰的强度逐渐减弱； 在933 K附近， LiTaO3的三个拉曼峰的消失， 表明LiTaO3发生了从低温铁电相到高温顺电相的相变； 与此同时， 在该温度附近， 359.5， 385.0以及466.7 cm-1峰的半高宽存在超线性增加。 研究结果表明， LiTaO3从低温铁电相到高温顺电相的相变是一种混合型相变， 其相变过程可逆。

测量了BiB3O6晶体从常温到熔融态的拉曼光谱, 考察了其温致结构变化和预测了熔体的结构基元。 同时, 采用量子化学从头计算和密度泛函理论对拉曼光谱进行了计算和结构分析。 结果表明, 随着温度的升高, 对包含阳离子Bi的外部晶格和［BO3］3-硼氧三角形基团结构的温致结构影响有限, 却有效地削弱了［BO4］5-硼氧四面体基团结构, 其松弛度增加, 稳定性变差, 并在熔体结构中彻底消失。 研究表明BiB3O6熔体主要以硼氧六元环［B6O12］6-的形式存在, 阳离子Bi起电荷平衡作用, 其氧配位数为3, 有别于晶体中的6。

利用高温共焦激光显微拉曼光谱技术,研究了非线性光学晶体LiB3 O5 以及晶 体自助溶生长溶液的高温微结构特征。 通过对LiB3 O5 晶体高温拉曼光谱、Li2 O·4B2 O3 组分玻璃体常温拉曼光谱和Li2 O·4B2 O3 高温 溶液拉曼光谱的分析 表明:晶体、玻璃体中主要的结构单元为包含一个B(为桥氧)结构的硼氧六元环。随着温度的升高, 该六元环中B?4结构稳定性降低,发生硼氧四配位B向三配位B的转变。从而造成包含一个B结构的 硼氧六元环部分被破坏, Li2 O·4B2 O3 高温溶液中硼氧六元环基团B3 相对浓度增高。Li2 O·4B2 O3 高温溶液这一微结构特征对形成LiB3 O5 晶体相是有利的。

枪晶石在传统冶金连铸保护渣中起着十分重要的作用. 采用紫外激光光源和电荷耦合器件(CCD)探测器, 测定了枪晶石晶体和高温拉曼光谱(温度范围： 298～1 723 K), 观察了其在变温状态(升温和降温过程)下的特征谱变化. 谱图结果显示, 枪晶石熔态微结构单元与固态的相比更为多元化, 表明熔体状态下多种团簇结构共存. 同时, 利用枪晶石晶胞结构模型, 通过Dmol3密度泛函(DFT)理论计算了其分子振动频率, 将其与实验值相结合, 确定了特征谱峰的归属, 为进一步采用拉曼光谱法原位研究保护渣中枪晶石的结构变化与行为特征提供了重要依据.

测量了升温条件下(298～1 473 K)钨铅矿型钨酸铅(PbWO4)晶体及其熔体的拉曼光谱， 确定了各振动模的归属， 其中波数902.7 cm-1的最强拉曼峰为［WO4］四面体的内振动光学模式ν1(Ag)， 属于对称伸缩振动。 同时， 随温度上升， 谱峰展宽并伴随强度减弱， 体系内无序化程度增加。 至1 398 K晶体初步熔化， 并且在1 473 K完全熔融， 高温熔体谱中自由［WO4 ］2-结构单元的内振动模式显现， 同时发生了由晶体固定晶胞的S4型对称性向熔体中［WO4 ］2-结构单元的Td型对称性的结构转化 ， 表明PbWO4的熔体中存在相对孤立的［WO4 ］2-结构单元。

硅酸盐熔体是典型的近程有序, 远程无序的准稳定态分数维体系, 文章采用X射线小角散射(SAXS)、 低波数拉曼光谱(LWRS)及高温拉曼光谱(HTRS)实时、 原位分析等技术, 对高温熔融法和溶胶凝胶法合成的CaO-Al2O3-SiO2和Na2O-Al2O3-SiO2系列低维非晶硅酸盐试样进行了团粒结构粒度及其类声子振动频率的定量测定, 获得了低温硅酸盐凝胶、 高温硅酸盐熔体及其淬火玻璃相均具有纳米级(几个纳米至几十纳米)自相似团粒结构和类声子振动模的重要结论, 进而建立了测定高温熔体介观团粒结构粒度的HTRS测定法, 结果表明硅酸盐熔体的团粒结构粒度在高温下均会比其室温玻璃相的团粒尺度小, 且高温熔体的网络结构基元也向桥氧数减少之基元转变。 这些结论为探索自然界岩浆的地球化学特征、 岩浆的结晶和演化以及低维硅酸盐材料结构性能的改进提供重要理论依据及信息。

采用不同的几何配置测量了Nd:LuVO4晶体的室温拉曼光谱,根据群论对称性分类计算了该晶体的红外和拉曼活性振动模并与实验结果做了比较,指认了测定的特征谱线.测量并分析了Nd:LuVO4晶体A1g全对称类的高温拉曼光谱,讨论了拉曼频移随温度变化的关系,认为晶体的热膨胀是引起拉曼频移变化的主要原因.