核磁共振方法对铌酸锂中氢的位置的研究

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铌酸锂晶体作为压电、光电材料在很多方面都有着极为重要的应用。在晶体生长的过程中,不可避免的会有氢进入到晶体之中,对晶体各方面的性质都会产生影响。在有意识的用离子交换等方法提高晶体内部的氢的含量时,晶体会产生一些新的性质。对晶体中的氢的研究主要是以红外的方法,辅以理论计算。在本文中,利用了核磁共振的方法对铌酸锂中的氢进行研究。本文所做的主要工作如下: 1.对同成分铌酸锂的中的氢的谱线进行研究 通过对不同晶粒大小的样品的谱线的比较,指出5ppm附近处的峰是晶体表面吸附的水峰,并不代表晶体内部的氢。通过对样品静态谱及MAS谱1ppm附近处的峰的研究,指出氢不可能以氢分子的形式存在于晶体之中,而只能是单个的氢,位于样品内部缺陷的位置,同一个不含有铌离子或锂离子的“空白”的氧八面体中的一个氧相结合,以氢氧基团的形式,存在于晶体之中。对除水的粉末样品的峰进行了拟合,并从化学位移的角度对拟合而得到的六个峰的归属进行了定性的判断。指出了样品中的氢主要集中在氧氧键长分别为0.272nm和0.288nm的氧公共面上。 2 对经过不同处理的样品中的氢进行了研究 首先是不同配比及掺杂的样品。通过对图谱的分析比较后得到:当锂离子同铌离子相比较,其相对比例增加时,或者掺有杂质时,位于氧氧键长为0.335nm的氧公共面上的氢的相对比例有着明显的降低。而位于氧平面间的氢,尤其是位于氧氧键长为0.280nm的氧八面体的公共棱上的氢的相对比例有着明显的增高。但并没有产生新的氢的可能存在的位置。其次,对经过离子交换处理的样品进行了研究。通过对图谱的分析指出,虽然氢取代了晶体中的锂,但却没有取代锂的位置,而是所有位置的氢的数量都有所增加,尤其是位于氧氧键长为0.335nm的氧公共面上的氢的数量。最后,对高压充氢的样品进行了研究。其结果还有待进一步的讨论。
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