利用固体魔角旋转核磁共振研究ZrF4-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ZrF4-FLiNaK作为模型体系,利用核磁共振技术分析了19F、23Na和7Li谱的化学位移随不同ZrF4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ZrF4配比增加逐渐向[ZrF7]3-、[Zr6F31]7-和[ZrF6]2-的演变过程.当ZrF4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ZrF4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ZrF4玻璃结构及提高光纤品质提供理论参考.