1 长春理工大学 材料科学与工程学院， 吉林 长春 130012
2 湖北新华光信息材料有限公司， 湖北 襄阳 441100
3 西南技术物理研究所， 四川 成都 610041
4 长春理工大学 光电功能材料教育部工程研究中心， 吉林 长春 130012
硼硅酸盐玻璃在探测领域作为闪烁基质材料具有天然的优势。本研究基于应用需求制备了Ce3+离子掺杂硼硅玻璃闪烁材料60B2O3?6SiO2?3Al2O3?5BaO?15Na2O?10La2O3?1Sb2O3。基于密度和FT?IR光谱对玻璃的结构进行了分析，结果表明加入的Ce3+离子作为网络修饰体存在。吸收光谱显示该材料紫外吸收边均低于400 nm、光学带隙缩短至2.93 eV，这些因素都有利于提升Ce3+离子在基质材料中的发光特性。采用306 nm泵浦波长，该材料在372 nm处得到了最佳的发射光谱。光学碱度随着Ce3+离子浓度的增加而增加（0.539 2~0.541 7）的现象与发射光谱的红移结果相吻合。荧光寿命短至24.39 ns，与其他Ce3+离子掺杂玻璃闪烁材料相比具有明显的优势。这些优势为检测领域提供了一种新的材料选择。
硼硅酸盐玻璃 Ce3+掺杂 光学性能 borosilicate glass Ce3+ doped optical performance
1 中国建筑材料科学研究总院，北京 100024
2 瑞泰科技股份有限公司，北京 100024
Al2O3-ZrO2-Cr2O3-SiO2(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B2O3质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500 ℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝-铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝-铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝-铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr2O3相，Cr2O3结构松散，呈蠕虫状形貌，铝-铬固溶体、斜锆石及镁铝尖晶石均溶解消失。
熔铸 锆铬刚玉材料 硼硅酸盐玻璃熔体 抗侵蚀 fused-cast zirconium?偉dchromium corundum refractory borosilicate glass melt corrosion resistance
1 中广核研究院有限公司，广东 深圳 518031
2 西安交通大学能源与动力工程学院，西安 710049
基于R7T7硼硅酸盐玻璃配方，采用挂片静态浸泡法评价了不同包容量的R7T7硼硅酸盐玻璃固化体在不同温度和2种浸泡剂(去离子水和北山模拟地下水)浸蚀长达365 d的浸出行为。同时，用X射线衍射仪，扫描电子显微镜-X射线能谱仪和电感耦合等离子体质谱仪等手段分析了蚀变层物相、形貌及成分随浸出时间的变化情况。结果表明：包容率超过20%时玻璃开始出现异相，均匀性变差，其成分主要为富钼物质和贵金属。其后的浸出实验中发现玻璃的质量损失率与浸出温度成正相关。在初始浸出阶段，各个温度下Na，Si和B 3种元素在去离子水比模拟北山地下水的浸出率高，而平衡后三者在2种浸出剂中的浸出率相当。玻璃固化体表面在浸泡365 d后有多种结晶相生成，主要呈球状，花状和棱状和蜂窝状形貌，主要由Mg-Si-O和Si-Nd-Gd-O等成分组成。玻璃固化体的浸出过程由离子扩散机制和玻璃固化体网络溶解机制共同控制。这些研究结果可为中国未来高放玻璃固化体在地质处置过程的安全评价提供数据支撑。
硼硅酸盐玻璃 静态浸出 浸出行为 蚀变层 浸出机理 borosilicate glass static leaching leaching behavior altered layer leaching mechanism
1 西南科技大学材料与化学学院, 绵阳 621010
2 中核四川环保工程有限责任公司, 广元 610006
3 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室, 绵阳 621010
我国现存高放泥浆主要成分为磷钼杂多酸盐(PM), 磷和钼在硼硅酸盐玻璃中溶解度较低, 超过一定溶解度后会在玻璃表面产生分相从而影响玻璃化的效率和安全。本文主要研究了PM含量对硼硅酸盐玻璃固化体物相组成、微观结构和抗浸出性能的影响。结果表明, 当PM掺量为0%~4%(质量分数, 下同)时, 样品为透明玻璃, 而PM掺量高于5%时, 样品为含钼酸钙和钼酸钡晶相的玻璃陶瓷。随着PM掺量从0%增加至6%, 玻璃网络结构中的［SiO4］结构逐渐解聚, ［MoO4］2-结构逐渐增加, 且［BO4］、Q3和Q4结构单元含量逐渐降低, 玻璃网络结构的致密程度也逐渐降低。随着PM掺量增加, Si、B和Na元素28 d归一化浸出率先降低后升高, Mo元素28 d归一化浸出率先升高后降低。
高放泥浆 磷钼杂多酸盐 硼硅酸盐玻璃 玻璃化 固体核磁 抗浸出性能 high-level radioactive sludge phosphomolybdic heteropolyacid salt borosilicate glass vitrification solid-state NMR leaching resistance
1 1.上海师范大学 化学与材料科学学院, 上海 200234
2 2.中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
LTCC材料在电镀和化学镀工艺中对酸/碱镀液的耐蚀性是低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramics, LTCC)材料在实际应用中需要关注的重要特性。本工作研究了HCl、H2SO4和NaOH溶液(0.01~2.00 mol/L)和浸泡时间(10~300 min)对Ca-B-Si体系LTCC材料腐蚀行为的影响规律。结果表明，LTCC材料在不同的酸溶液中浸泡相同时间, 样品的腐蚀失重量会随着酸溶液浓度增大呈现出先增大后减小的趋势, 而在碱溶液中并未观察到明显的腐蚀现象。当盐酸溶液浓度为1.00 mol/L时, LTCC材料的失重最大为54.96%。当硫酸溶液浓度为0.10 mol/L时, LTCC材料的失重最大为8.80%LTCC材料中的CaB2O4和CaSiO3晶相会与酸溶液发生溶解反应进而造成腐蚀, 并且随着酸溶液浓度增大, 反应后样品表面富Si蚀变层的形成速度更快, 进而使LTCC材料在较高浓度酸溶液中的浸泡失重量减小。LTCC材料在1 mol/L 盐酸溶液和0.1 mol/L硫酸溶液中溶解反应的表观活化能分别为20.38、5.43 kJ/mol, 故盐酸溶液对LTCC材料的腐蚀速率大于硫酸溶液。结合化学腐蚀反应动力学和热力学分析, 揭示了LTCC材料在酸溶液中以离子交换和水解反应占主导的腐蚀机理。
低温共烧陶瓷 硼硅酸盐玻璃 浸泡 腐蚀机理 low temperature co-fired ceramics borosilicate glass soak corrosion mechanism
同济大学 材料科学与工程学院, 上海 201804
介孔二氧化硅微粒具有化学稳定性好、比表面积大和表面易修饰等特点, 作为药物载体具有良好的应用前景, 但其缺乏生物活性且生物降解缓慢等在一定程度上限制了它的应用领域。为克服这些缺陷, 寻找合适的药物载体已成为重要研究方向。与纯二氧化硅相比, 硼硅酸盐玻璃具有良好的生物活性和更高的降解速率。基于此, 本研究尝试合成介孔硼硅酸盐玻璃微球(MBGMs), 并表征了其在负载和释放抗肿瘤药物盐酸阿霉素(DOX)过程中的载体特性和材料降解引发的各种功能性离子的释放行为。结果表明BMGMs具有约25 mg/g的DOX负载量,引入硼不仅可以调控MBGMs的化学活性和降解速率, 而且较高硼含量的MBGMs可促进酸性条件下的药物释放, 具有一定的酸性响应性。此外, MBGMs可在模拟体液中释放SiO44-、BO33-和Ca2+等有益骨组织生长的功能性离子, 并诱导生成羟基磷灰石, 具备良好的离子缓释能力和体外矿化活性。因此, MBGMs作为一种新颖的药物载体材料, 既可作为药物和功能离子的双重负载, 又具有良好的生物活性和降解特性, 在病理性骨缺损修复领域具有良好的应用前景。
药物载体 硼硅酸盐玻璃 酸性响应性 生物活性材料 drug carrier borosilicate glass acid sensibility bioactive material
中国建筑材料科学研究总院有限公司，北京 100024
以硼硅酸盐玻璃作为基础玻璃基材，通过熔融法制备了含16%(质量分数)模拟高放废液的玻璃固化体，探究了碱土金属氧化物含量对玻璃固化体析晶行为的影响，以期在保证玻璃固化体性能要求的前提下，通过控制碱土金属氧化物的含量抑制玻璃固化体的析晶倾向。结果显示：碱土金属氧化物(CaO+MgO+BaO)含量在7%~19%(质量分数)时，玻璃固化体析晶上限温度和析晶率随碱土金属氧化物含量的降低而逐渐降低；玻璃网络聚合度的增加能够显著增强玻璃固化体的抗析晶性能，当碱土金属氧化物含量低于11%（质量分数）时玻璃固化体中硫酸盐的溶解度明显下降。基于包容07%(质量分数)SO3的要求，碱土金属氧化物含量适宜组成应控制在11%(质量分数)以上。
高放废液 硼硅酸盐玻璃 硫酸盐 玻璃固化体 碱土金属氧化物 析晶行为 high level liquid waste borosilicate glass sulfate waste glass alkaline earth metal oxide crystallization behavior
采用熔融冷却法制备了Na2OCaOLa2O3B2O3SiO2玻璃，经热处理获得了硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷，并采用X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、差示扫描量热法（DSC）、产品一致性试验(PCT)法等方法探究了CaO取代SiO2对该硼硅酸盐玻璃陶瓷物相、微观结构和化学稳定性的影响规律。结果显示：随着CaO含量增加，硅酸盐氧基磷灰石晶相衍射峰增强，其他晶相的衍射峰减弱直至消失，当CaO摩尔分数为15%时获得只含CaLa4(SiO4)3O晶相的玻璃陶瓷样品；CaO含量会对玻璃陶瓷的晶相种类和晶体形状、大小、分布产生影响，CaO含量变化会造成陶瓷相晶体发生团簇和长大；采用PCT法浸泡28 d后，所有样品关于Si、Ca、La三种元素的归一化浸出率（g·m-2·d-1）均保持在10-3数量级以下，表明其具有优异的化学稳定性，且CaO摩尔分数为15%的玻璃陶瓷样品化学稳定性最优异。研究结果表明，硅酸盐氧基磷灰石硼硅酸盐玻璃陶瓷是固化富La和某些锕系元素高放废物的潜在基材。
硼硅酸盐玻璃陶瓷 硅酸盐氧基磷灰石 晶相 浸出率 化学稳定性 CaO CaO borosilicate glassceramics silicate oxyapatite crystalline phase leaching rate chemistry stability
1 中国科学院上海光学精密机械研究所，高功率激光单元技术实验室，上海 201800
2 中国科学院大学，材料科学与光电工程中心，北京 100049
统计结构模拟法具有高效、准确等优点，可以帮助建立配方设计模型以适应不同类型高放废液的固化需求。以模拟高放废液硼硅酸盐玻璃固化体为例，以玻璃转变温度Tg、热膨胀系数α及Li、Na、B的元素浸出率为目标性质，研究了统计结构模拟法在核废料玻璃固化配方开发领域的应用。结果表明：利用样品的结构数据，可对硼硅酸盐玻璃固化体的Tg，α及化学稳定性进行较精确的模拟。模型验证结果显示，验证样品的预测值和实测值吻合较好，模拟意愿达0.94。统计结构模拟法可以辅助建立高放废液玻璃固化体配方数据库。
高放废液 玻璃固化 硼硅酸盐玻璃 热性能 化学稳定性 统计结构模拟 high-level liquid waste vitrification borosilicate glasses thermal properties chemical stability statistical structure modeling
1 浙江工业大学光电子智能化技术研究所, 杭州 310023
2 浙江大学光电科学与工程学院, 杭州 310027
3 浙江大学材料科学与工程学院, 杭州 310027
采用高温熔融-热处理技术, 以Cs2O、PbI2和NaI为CsPbI3量子点前驱体, 制备了CsPbI3量子点掺杂硼硅酸盐玻璃。X射线衍射和透射电镜观察表明, 在玻璃内部析出了CsPbI3量子点。随热处理温度上升或B2O3含量的增加, 发光峰和吸收边出现红移, 荧光强度和量子产率先增大后减小, 量子点的荧光衰减寿命逐渐增长。进一步分析表明, 随着B2O3含量增大, 玻璃中二维(2D)网络结构增多, Cs+、Pb2+和I-移动能力增强, 有利于CsPbI3量子点析出和表面缺陷钝化。CsPbI3量子点掺杂硼硅酸盐玻璃的可调谐红光发射, 在可见波段激光器和白光LED等领域具有潜在应用。
量子点 玻璃网络结构 硼硅酸盐玻璃 析晶 quantum dots glass network structure borosilicate glass crystallization
