中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制

严俊, 胡丹静, 黄雪冰, 彭秋瑾, 刘晋华, 张旭, 张俭. 应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制[J]. 岩矿测试, 2017, 36(1): 59-65. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.009
引用本文: 严俊, 胡丹静, 黄雪冰, 彭秋瑾, 刘晋华, 张旭, 张俭. 应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制[J]. 岩矿测试, 2017, 36(1): 59-65. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.009
Jun YAN, Dan-jing HU, Xue-bing HUANG, Qiu-jin PENG, Jin-hua LIU, Xu ZHANG, Jian ZHANG. Investigation of the Microstructure and Play of Color Mechanism of a Synthetic Opal by FTIR-SEM[J]. Rock and Mineral Analysis, 2017, 36(1): 59-65. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.009
Citation: Jun YAN, Dan-jing HU, Xue-bing HUANG, Qiu-jin PENG, Jin-hua LIU, Xu ZHANG, Jian ZHANG. Investigation of the Microstructure and Play of Color Mechanism of a Synthetic Opal by FTIR-SEM[J]. Rock and Mineral Analysis, 2017, 36(1): 59-65. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.2017.01.009

应用FTIR-SEM研究一类合成欧珀的微结构及其变彩成因机制

  • 基金项目:
    国家自然科学基金资助项目(21506187);浙江省质量监督系统科研计划项目(20130207)
详细信息
    作者简介: 严俊, 博士, 高级工程师, 从事矿物功能材料与宝玉石材料研究。E-mail:yanj_zjut@163.com
    通讯作者: 张俭, 硕士, 助理研究员, 主要从事无机矿物功能材料研究
  • 中图分类号: P619.281;P575.4;P575.2

Investigation of the Microstructure and Play of Color Mechanism of a Synthetic Opal by FTIR-SEM

More Information
    Corresponding author: Jian ZHANG
  • 近些年来,相关人工合成欧泊的研究工作主要聚焦于天然与合成欧泊的鉴别与筛选,而相关合成欧泊的微结构、变彩机制及其中水的赋存状态的深入研究鲜见报道。本文通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、场发射扫描电镜(FE-SEM)对一类合成欧泊的微结构、结构缺陷进行较系统的研究。同时,结合对样品的热处理就该合成欧泊体色、变彩机制及其中水的赋存状态作了初步探讨。结果表明:该样品的红外光谱中,在约2900 cm-1、1737 cm-1处出现合成欧泊特征吸收,且在4000~6000 cm-1波段,合成欧泊相比天然欧泊的吸收峰更为复杂。合成欧泊的颜色由体色与变彩两者共同构成,该体色与存在于其微结构中准球状、粒径约205 nm的二氧化硅颗粒的间隙填充物直接关联,且在热处理条件下随着间隙物的析出而渐退。同时,该类合成欧泊的变彩归因于结构致色并由其内部SiO2颗粒周期性排列而构成的三维的光子带隙结构所致。此外,在欧泊的微观结构发生重构前,变彩所呈现的颜色主要由准球状二氧化硅颗粒粒径与间隙填充物决定。
  • 加载中
  • 图 1  样品Syn-001光学显微照片 (a, b) 及其在钻石观察仪下的变彩照片 (c~f)

    Figure 1. 

    图 2  天然欧泊 (GGC-001, GGC-002) 与合成欧泊 (Syn-001) 的红外光谱

    Figure 2. 

    图 3  合成欧泊 (Syn-001) 表面结构的SEM照片

    Figure 3. 

    图 4  不同温度热处理条件下合成欧泊的红外光谱

    Figure 4. 

    图 5  不同温度热处理条件下合成欧泊的光学照片

    Figure 5. 

  • [1]

    Sanders J V.Microstructure and crystallinity of gem opals[J].American Mineralogist, 1975, 60:749-757.

    [2]

    Gajiew G M, Golubev V G, Kurdyukov D A, et al.Bragg reflection spectroscopy of opal-like photonic crystals[J].Physical Review B, 2005, 72(20):5115(1-9).

    [3]

    Cui N D, Liang J Q, Liang Z Z, et al.Influence of particle's deformation on the optical properties of silica photonic crystals[J].Chinese Journal of Luminescence, 2011, 32(6):542-547. doi: 10.3788/fgxb

    [4]

    Choudhary G, Bhandari R.A new type of synthetic fire opal:Mexifire[J].Gems & Gemology, 2008, 44(3):228-233.

    [5]

    Hernández-Ortiz M, Hernández-Padrón G, Bernal R, et al.Nanocrystal mimetic opals:Synthesis and comparative characterization vs. natural stones[J].International Journal of Basic and Applied Sciences, 2015, 4(2):238-243. doi: 10.14419/ijbas.v4i2

    [6]

    Jones J B, Segnit E R.Nomenclature and the structure of natural disordered (Opaline) silica[J].Contributions to Mineralogy and Petrology, 1975, 51(3):231-234. doi: 10.1007/BF00372083

    [7]

    Jones J B, Segnit E R.The nature of opal Ⅰ.Nomenclature and constituent phases[J].Australian Journal of Earth Science, 2007, 18(1):57-68.

    [8]

    Li D, Bancroft G M, Kasrai M, et al.X-ray absorption spectroscopy of silicon dioxide (SiO2) polymorphs:The structural characterization of opal[J].American Mineralogist, 1994, 79:622-632.

    [9]

    Gaillou E, Fritsch E, Aguilar-Reyes B, et al.Common gem opal:An investigation of micro-to nano-structure[J].American Mineralogist, 2008, 93(11-12):1865-1873. doi: 10.2138/am.2008.2518

    [10]

    Eckert J, Gourdon O, Jacob D E, et al.Ordering of water in opals with different microstructures[J].European Journal of Mineralogy, 2015, 27(2):203-213.

    [11]

    Wilson M J.The structure of opal-CT revised[J].Journal of Non-crystalline Solids, 2014, 405(1):68-75.

    [12]

    Adamo I, Ghisoli C, Caucia F.A contribution to the study of FTIR spectra of opals[J].Neues Jahrbuch für Mineralogie-Abhandlungen, 2010, 187(1):63-68. doi: 10.1127/0077-7757/2010/0161

    [13]

    严俊, 胡仙超, 方飚, 等.应用XRF-SEM-XRD-FTIR等分析测试技术研究丽水蓝色类欧泊 (蛋白石) 的矿物学与光学特征[J].岩矿测试, 2014, 33(6):795-801. http://www.ykcs.ac.cn/ykcs/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20140606&flag=1

    Yan J, Hu X C, Fang B, et al.Study on the mineralogical and optical characteristics of blue opal from Lishui investigated by XRF-SEM-XRD-FTIR[J].Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(6):795-801. http://www.ykcs.ac.cn/ykcs/ch/reader/view_abstract.aspx?file_no=20140606&flag=1

    [14]

    薛秦芳.天然欧泊、合成欧泊、塑料欧泊的鉴别研究[J].宝石和宝石学杂志, 1999, 1(2):49-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB199902018.htm

    Xue Q F.Identification of natural, synthetic and plastic simulated opals[J].Journal of Gems and Gemmology, 1999, 1(2):49-52. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB199902018.htm

    [15]

    陈全莉, 亓利剑, 张琰.绿松石及其处理品与仿制品的红外吸收光谱表征[J].宝石和宝石学杂志, 2006, 8(1):9-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB200601002.htm

    Chen Q L, Qi L J, Zhang Y.IR absorption spectrum representation of turquoise, treated turquoise and imitation[J].Journal of Gems and Gemmology, 2006, 8(1):9-11. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB200601002.htm

    [16]

    亓利剑, 黄艺兰, 殷科.俄罗斯人工欧泊的特征及其变彩效应[J].宝石与宝石学杂志, 2006, 8(3):10-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB200603004.htm

    Qi L J, Huang Y L, Yin K.Gemmological characteristics and play of colour effect of artificial opals from Russia[J].Journal of Gems and Gemmology, 2006, 8(3):10-15. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB200603004.htm

    [17]

    亓利剑, 杨梅珍, 胡永兵, 等.秘鲁蓝欧泊[J].宝石与宝石学杂志, 2001, 3(3):13-16 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB200103002.htm

    Qi L J, Yang M Z, Hu Y B, et al.Blue opal from Peru[J].Journal of Gems and Gemmology, 2001, 3(3):13-16. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-BSHB200103002.htm

    [18]

    李明海, 马懿, 徐岭, 等.二氧化硅人工蛋白石晶体的制备及其结构性质研究[J].物理学报, 2003, 52(5):1302-1306. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB200305049.htm

    Li M H, Ma Y, Xu L, et al.Formation and structure of artificial opal based on the colloidal silica sphere[J].Acta Physica Sinica, 2003, 52(5):1302-1306. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLXB200305049.htm

    [19]

    Gadzhiew G M, Golubev V G, Kurdyukov D A, et al.Characterization of photonic crystal based on opal-semiconductor composites by Bragg reflection spectroscopy[J].Semiconductors, 2005, 39(12):1374-1380. doi: 10.1134/1.2140307

  • 加载中

(5)

计量
  • 文章访问数:  2526
  • PDF下载数:  51
  • 施引文献:  0
出版历程
收稿日期:  2016-08-17
修回日期:  2017-01-17
录用日期:  2017-01-18

目录