CaF2-Al2O3-MgO电渣微结构的原位拉曼光谱及27Al魔角旋转核磁共振研究

摘要

运用原位拉曼光谱和27 Al魔角旋转核磁共振研究了CaF2-Al2 O3-MgO电渣重熔渣晶体、玻璃和熔体的微结构及铝配位数的变化.利用X射线粉末衍射分析获得该晶体样品中存在的物相,分别基于密度泛函理论及量子化学从头算分析了S-6530晶体和熔体中相关物相的拉曼振动波数及散射活性,并对其主要振动模式进行了归属.结果表明,S-6530晶体中铝主要以六配位形式存在,并有少量的四、 五配位.在升温过程中,其中MgAl2 O4物相的Al-O多面体由[AlO6]转变成[AlO4]与[AlO5]共存.Al在熔体和玻璃结构中主要以[AlO4]四面体的形式存在,其占比高达71.1％,相较于其晶态,[AlO5]的占比也增加至28.6％.基于构建的熔体团簇模型的量子化学从头算表明,[AlO4]构型倾向于以Q3,Q4连接方式为主的层状和架状结构,而[AlO5]构型则倾向于单体形式.