多孔玻璃制备中的酸浸析动力学及其光学性能研究

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酸浸析是多孔玻璃制备中的重要步骤。为了更好地控制酸浸析条件,制备出高强度、无裂纹的多孔玻璃,本课题对多孔玻璃的酸浸析过程进行了探索。(1)研究了用HCl作浸析液时浸析时间对富硼相浸出量的影响;(2)研究了浸析液体积、浓度以及温度与浸析速度的关系。结果表明:富硼相浸出量与浸析时间呈抛物线关系;浸析速度与盐酸浓度的倒数呈线性关系,且随温度呈指数变化。在此基础上得到了浸析过程的动力学方程,并计算了在研究范围内的浸析表观活化能。结合酸浸析动力学,解释了浸析过程的机理。认为浸析过程分为双阶段控制,初期为浸析溶解控制,后期主要为孔道离子扩散。并对浸析动力学与浸析过程中的溶胀应力的相关性进行了分析。 在上述理论工作的基础上,通过对分相玻璃进行表面氢氟酸抛光处理、在浸析液中加入添加剂,并通过提高浸析温度、降低浸析液浓度以及对浸析过程中的多孔玻璃进行碱处理等方法,制得了大尺寸多孔玻璃光学基片。对母体玻璃、分相玻璃和浸析过程中的多孔玻璃在可见、红外光区的透过光谱进行了测定,分析了上述三种玻璃对光的作用,解释了其光谱曲线,并通过对光谱曲线的解析,得出了与浸析动力学相一致的结论。 在上述工作的基础上,本工作还提出了一种测量分相玻璃相区尺寸和多孔玻璃孔道直径的新的表征方法。 另外,论文通过吸附的办法在多孔玻璃孔道中复合了Co2+,测量了复合Co2+离子与Co2+离子水溶液在可见光区内的吸收曲线,并利用配位场理论对复合离子的吸收光谱进行了初步的讨论。
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