Re-H2O体系高温高压化学反应的拉曼证据

摘要

铼片是金刚石对顶砧超高压装置实验中常用的封垫材料,深部水是地球深部物质循环与能量交换的纽带,Re-H2O体系高温高压化学反应研究具有重要的科学和技术意义.比较高温高压与常温常压条件的显微观察和拉曼测试结果表明:Re-H2O体系在高压、高温环境(如40.5 GPa,(1800±200)K)发生氧化还原反应(2H2O+Re 40.5 GPa1800 K ReO2+4H)生成4价态的铼氧化物(β-ReO2)和零价态的氢(H).氧化产物β-ReO2的14个特征拉曼峰随着压力卸载向低波数方向连续不等性移动,未观察到还原产物氢原子在高压下与水分子、金属铼及其反应产物β-ReO2和H发生明显相互作用,直到压力卸载至常压时,氢原子发生聚合生成氢分子.Re-H2O体系高温高压化学反应揭示了地球深部的温度、压力以及还原性物质环境中水(羟基)裂解为氢原子,该发现为地幔和核幔边界的深部水裂解反应提供了新的实验证据,为探讨地球深部水的可能地球化学行为提供了重要依据.