利用固体魔角旋转核磁共振研究ZrF_(4)-FLiNaK的玻璃相变结构

摘要

氟锆酸盐玻璃(Fluorozirconate glass,ZBLAN)是制作中红外氟化物光纤的主要基质材料。本研究以ZrF_(4)-FLiNaK作为模型体系,利用核磁共振技术分析了^(19)F、^(23)Na和^(7)Li谱的化学位移随不同ZrF_(4)浓度的变化趋势,揭示了该复合熔盐体系固化过程中氟锆酸根离子的结构随着ZrF_(4)配比增加逐渐向[ZrF_(7)]^(3-)、[Zr_(6)F_(31)]^(7-)和[ZrF_(6)]^(2-)的演变过程。当ZrF_(4)浓度达到25.0 mol%时,发生了共晶盐相到玻璃结构的相变过程,体系中形成了Zr-F-Zr桥键的玻璃态网络结构,而当ZrF_(4)浓度超过56.0 mol%时,可能会导致玻璃态稳定性的降低。另外研究发现体系中的碱金属K^(+)、Na^(+)和Li^(+)离子在玻璃态结构中主要作为修饰剂,起到填充作用,用于提高网络结构的稳定性。这些结果指出了玻璃态网络结构的形成过程和碱金属阳离子的作用,为研究含ZrF_(4)玻璃结构及提高光纤品质提供理论参考。