作者单位
摘要
青岛科技大学自动化与电子工程学院, 山东 青岛 266061
针对衰减全反射-傅里叶变换红外(ATR-FTIR)光谱仪用于测量结晶过程溶液浓度时, 因光谱谱线维度高、 无关变量多, 导致的标定模型预测精度低、 可解释性差等问题, 提出了一种变量稳定加权混合收缩的新方法。 首先提出对光谱变量进行随机二进采样, 将建立的优秀子模型中变量被选频率与所有子模型中变量回归系数的稳定性指标进行加权评价的稳定加权变量种群分析法(SWVCPA)。 通过对变量的重要性进行排序, 采用指数递减函数在迭代过程中逐渐强制滤除重要性低的变量, 实现了对光谱变量空间的初步收缩, 并大幅提高了收缩的稳定性。 然后在收缩后的子空间继续使用一种新的动态麻雀算法(DSSA), 以最小化训练预测均方根误差(RMSEC)为适应度函数进一步优化变量组合。 这种混合优化方式融合了两类变量选择算法的优点, 通过子模型竞争的方法确保了前期变量收缩的稳定性, 防止算法陷入局部最优; 通过智能优化算法避免了对剩余变量组合的遍历寻优, 允许保留更多的变量进行精准选择。 为了验证新方法的性能, 使用L-谷氨酸溶液冷却结晶过程中6种不同浓度下采集到的ATR-FTIR光谱数据进行测试。 结果表明, 新方法将光谱变量数从613个减少到46个, 与原始光谱相比, 使用选择后变量建立的偏最小二乘法(PLSR)模型其预测均方根误差(RMSEP)为从1.727 9降低到0.165 4, 预测决定系数(R2)从0.973 7提高到0.999 7。 另外相比于特征谱段、 遗传算法(GA)以及变量种群组合分析法(VCPA)选择变量建立的模型, 使用新方法建立的溶液浓度预测模型具有更高的准确性和稳定性, 说明该方法对提高使用ATR-FTIR光谱法测量冷却结晶过程溶液浓度准确性和可靠性具有一定的实际应用价值。
变量选择 溶液浓度测量 结晶 ATR-FTIR光谱 智能优化算法 Variable Selection Solution concentration monitoring Crystallization ATR-FTIR spectra Intelligent optimization algorithm 
光谱学与光谱分析
2023, 43(5): 1413
赵春霞 1,2,*蒋新朝 1,2张微 1,2刘杰 1,2[ ... ]何粲 1,2
作者单位
摘要
1 中材人工晶体研究院有限公司,北京100018
2 北京中材人工晶体研究院有限公司,北京100018
超低膨胀微晶玻璃是在Li2OAl2O3SiO2系玻璃的基础上经过严格的受控晶化,在母体玻璃中析出以β石英固溶体为主晶相的微晶玻璃材料。由于具有极低的热膨胀系数,以及优异的热稳定性、化学稳定性和力学性能,超低膨胀微晶玻璃在诸多领域得到了广泛应用。本文综述了超低膨胀微晶玻璃的组成、制备方法、国内外研究历程及发展现状、应用,指出了目前生产超低膨胀微晶玻璃存在的问题和国产超低膨胀微晶玻璃与国际顶尖产品存在的差距,以及国产超低膨胀微晶玻璃今后的发展方向。
Li2OAl2O3SiO2系玻璃 超低膨胀 β石英固溶体 微晶玻璃 受控晶化 Li2OAl2O3SiO2 system glass ultralow expansion βquartz solid solution glassceramics controlled crystallization 
人工晶体学报
2023, 52(12): 2135
作者单位
摘要
1 宁波大学高等技术研究院, 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 宁波 315211
梯度折射率红外成像系统可在保持成像性能的基础上, 极大降低系统的尺寸、质量和成本, 有望推进红外成像系统向轻小型发展。然而, 目前没有可用的红外梯度折射率光学材料。本文基于65GeS2-25In2S3-10CsCl硫系玻璃, 利用梯度温度场热诱导析出轴向梯度分布的β-In2S3纳米晶体, 制得梯度折射率透明硫系微晶玻璃。结果表明: 析出的β-In2S3晶体为不同晶面取向纳米晶组成的多晶结构, 尺寸约为25 nm, 且晶体尺寸、数量与梯度温度场密切相关; 制得的梯度折射率硫系微晶玻璃仍保持良好的长波红外透过率, 且其10 μm处最大折射率差Δn达0.047。
硫系玻璃 热诱导析晶 梯度折射率 微晶玻璃 红外透过率 光学材料 chalcogenide glass thermally induced crystallization gradient refractive index glass-ceramics infrared transmission optical material 
硅酸盐通报
2023, 42(11): 4131
徐啟斌 1,2,*牛香力 1,2陈婷婷 1,2陈雨欣 1,2[ ... ]倪红卫 1,2
作者单位
摘要
1 武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室, 武汉 430081
2 湖北省冶金二次资源工程技术研究中心, 武汉 430081
本文针对煤气化渣(CGFS)资源化利用困难的问题, 以CGFS为原料, 采用碱熔活化-水浸-水热法合成4A分子筛。在水钠比(n(H2O)/n(Na2O), 摩尔比)为80、硅铝比(n(SiO2)/n(Al2O3), 摩尔比)为2的条件下, 探讨了反应时间、水热温度和前驱液老化对合成的4A分子筛物相结构和微观形貌的影响, 提出了活化CGFS-P1分子筛-4A分子筛快速高效的转晶合成机理, 并利用硫酸铜溶液模拟含重金属离子工业废水, 测试了制备的4A分子筛对Cu2+的吸附性。结果表明, 在100 ℃反应12 h条件下能够制备出尺寸均一且结晶良好的4A分子筛, 其对Cu2+的吸附主要发生在前10 min, 吸附率达69.7%, 90 min时的最大吸附率高达97.3%, 饱和吸附容量为196.4 mg/g, 制备的4A分子筛表现出良好的吸附性能, 为CGFS高值化利用提供了理论依据和试验基础。
煤气化渣 碱熔活化 水热反应 4A分子筛 Cu2+吸附 结晶机理 吸附性能 coal gasification slag alkali fusion hydrothermal reaction 4A molecular sieve Cu2+ adsorption crystallization mechanism adsorption performance 
硅酸盐通报
2023, 42(6): 2251
湛玲丽 1,2,*谭豪 1马时宇 1韩利雄 3[ ... ]熊德华 1,2
作者单位
摘要
1 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室, 武汉 430070
2 合浦县硅材料产业技术研究中心, 北海 536199
3 重庆国际复合材料股份有限公司, 重庆 400082
选用CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系无碱铝硅玻璃为研究对象, 设计8组Fe2O3组分变量, 利用高温熔融法制备试验样品。利用XRD、SEM、TG-DSC等测试方法, 先后对无碱玻璃样品的物相、析晶动力学、析晶行为和弹性模量等物化性能进行测试分析, 进而探讨Fe2O3含量及晶化处理对无碱玻璃弹性模量的影响。结果表明: 适量添加Fe2O3可以提升CMAS体系无碱玻璃的弹性模量, Fe2O3的质量分数为1.50%(F-6#)时, F-6#无碱玻璃弹性模量最大值为97.87 GPa, 析晶活化能为347.1 kJ/mol, 析晶指数n为1.383 4, 为表面析晶。经整体析晶法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为200~400 nm; 经烧结法晶化处理后, F-6#微晶玻璃析出的主晶相为钙长石相(CaAl2Si2O8), 晶体尺寸为300~500 nm。随着热处理温度的升高, 析出主晶相数量变多, 尺寸变大, 但主晶相种类并未改变。由于钙长石的弹性模量小于基础玻璃, F-6#无碱玻璃析晶后所得微晶玻璃样品的弹性模量有所降低。
无碱玻璃 铝硅玻璃 弹性模量 晶化 alkali-free glass CaO-MgO-Al2O3-SiO2 CaO-MgO-Al2O3-SiO2 aluminosilicate glass elastic modulus crystallization 
硅酸盐通报
2023, 42(6): 2223
作者单位
摘要
1 北京大学深圳研究生院新材料学院, 深圳 518055
2 深圳市东丽华科技有限公司, 深圳 518109
采用常规熔融退火和两步结晶法制备了具有不同ZrO2含量的Li2O-Al2O3-SiO2(LAS)体系的高结晶度透明微晶玻璃。研究了LAS微晶玻璃的结晶动力学、相演变、微观结构和透光性能。结果表明, ZrO2含量增加到一定量时, 玻璃的析晶方式由一维生长逐渐变为二维生长, 其析晶放热峰Tp值逐渐升高, 而析晶活化能逐渐降低。通过控制热处理升温速率可实现玻璃中硅酸锂(Li2SiO3)、透锂长石(LiAlSi4O10)和二硅酸锂(Li2Si2O5)晶体的析出, 并且发现晶体由硅酸锂(Li2SiO3)向二硅酸锂(Li2Si2O5)转变时, 玻璃的透过率会增大。此外, SEM测试结果显示, 随着热处理升温速率的减小, 玻璃析出的晶体尺寸逐渐变大, 晶体形貌主要为球形晶体。
透明微晶玻璃 盖板玻璃 晶相转变 光学性能 析晶行为 transparent glass ceramics cover glass crystal transformation optical characteristic crystallization behavior 
硅酸盐通报
2023, 42(6): 2215
作者单位
摘要
四川大学 化学工程学院,成都 610065
基于原子经济性的固废综合利用思想,将利用固废生产高附加值产品这种“变废为宝”的产业应用概念引入本科生实验教学中,基于磷尾矿酸解综合实验进行改进,设计开展了磷尾矿酸解及产品晶化综合实验。该综合实验包括尾矿选择性酸浸取分解、分离结晶、晶体取向生长等主要化工过程,并借助扫描电子显微镜研究材料晶须长径比等微纳结构以及分析元素组成等内容,锻炼学生的动手能力和实验设备操作、分析能力,了解大精仪器的操作原理及结果分析方法,实现本科−研究生阶段的衔接。同时,强化本科生的科研创新意识,丰富实验教学理论知识体系,融入课程思政元素,从而达到综合实验的教学目的。
磷尾矿 产品晶化 本科综合实验 固废综合利用 phosphorus tailings product crystallization undergraduates comprehensive experiment solid waste utilization 
实验科学与技术
2023, 21(4): 59
作者单位
摘要
贵州大学化学与化工学院,贵阳 550025
以石灰石为原料,利用HNO3酸解和Ca(OH)2沉淀除杂精制得到Ca(NO3)2溶液,在氨氛围下采用CO2碳化法制备食品级球霰石型碳酸钙。探讨了碳化工艺参数对碳酸钙晶型调控的影响,并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪以及傅里叶变换红外光谱仪对产物进行表征,提出了NH+4和NH2COO-共同作用调控球霰石晶型生成的机理。结果表明,氨氛围有助于球霰石的稳定成核。当NH3·H2O浓度为13%(质量分数)、CO2流量为05 L/min、反应温度为25 ℃、反应时间为25 min时,制得2~5 μm的单一相球霰石碳酸钙微球,产物的纯度达到995%(质量分数),质量符合《食品安全国家标准 食品添加剂 碳酸钙》要求。本研究可为石灰石的高值化利用和亚稳态球霰石型碳酸钙的制备提供理论基础。
石灰石 食品级碳酸钙 球霰石 二氧化碳 成核 结晶 limestone food-grade calcium carbonate vaterite carbon dioxide nucleation crystallization 
硅酸盐通报
2023, 42(9): 3176
作者单位
摘要
内蒙古科技大学材料与冶金学院,包头 014010
以包钢高炉渣为主要原料,配加少量铬铁矿,在高温渣液降温过程中采用一步保温热处理方法制备微晶铸石,通过熔点测定、差热分析、X射线衍射,扫描电子显微镜观察并结合理化性能测试,研究了铬铁矿加入量对微晶铸石晶化行为和理化性能的影响规律,为包钢高炉渣的低成本高值化利用开辟了新途径。结果表明:在原料配比为高炉渣95%、铬铁矿5%(质量分数)时,微晶铸石整体析晶,主晶相为镁黄长石和铝黄长石,抗折强度为31.88 MPa,密度为3.439 g·cm-3,吸水率为0.036%,耐酸性为0.145%,耐碱性为0.033%,符合国家建筑材料标准,完全可以替代天然大理石和花岗岩用作建筑装饰材料。
包钢高炉渣 铬铁矿 微晶铸石 晶化行为 理化性能 最优配比 steel blast furnace slag chromite microcrystalline cast stone crystallization behavior physicochemical property optimal ratio 
硅酸盐通报
2023, 42(7): 2497
王青 1,2刁华利 2,3刘冬梅 1,2张典 2徐港 1,2
作者单位
摘要
1 防灾减灾湖北省重点实验室, 宜昌 443002
2 三峡大学土木与建筑学院, 宜昌 443002
3 三峡旅游职业技术学院, 宜昌 443000
本文以磷石膏为原料蒸压制备半水硫酸钙晶须, 采用数字显微镜、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等微观测试方法对Mg2+作用下的半水硫酸钙晶须微观形貌、组成及晶面发育情况等进行试验研究, 运用分子动力学技术模拟计算Mg2+在半水硫酸钙晶体晶面的相互作用能和径向分布函数, 两者结合探讨Mg2+对半水硫酸钙晶体不同晶面结晶习性的影响。结果表明, Mg2+和半水硫酸钙晶体不同晶面的相互作用能从小到大顺序为: ΔE(200)<ΔE(002)<ΔE(400)<ΔE(020)<ΔE(204), 即Mg2+主要吸附在半水硫酸钙晶体的(200)、(002)、(400)晶面上。Mg2+与SO2-4间的作用距离小于Ca2+与SO2-4间的作用距离, Mg与S之间产生了明显的电子效应, 且电子效应随硫酸镁掺量的增加而增强, XRD衍射峰位置随硫酸镁掺量的增多向右偏移变得更加明显, 说明有少量的Mg2+嵌入半水硫酸钙晶格。在硫酸镁掺量0.15%(质量分数, 下同)时, 优先促进晶体c轴方向的生长, 使半水硫酸钙晶须呈细长针状, 平均长度为47.29 μm, 平均长径比为36.07; 在硫酸镁掺量为0.30%时, 抑制晶体沿c轴和径向的生长, 使半水硫酸钙晶须呈细短针状, 平均长度为39.72 μm, 平均长径比为28.91。
半水硫酸钙晶须 磷石膏 结晶习性 分子动力学模拟 calcium sulfate hemihydrate whisker phosphogypsum Mg2+ Mg2+ crystallization habit molecular dynamics simulation 
人工晶体学报
2023, 52(10): 1897

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