合成立方氧化锆专题培训课件.ppt

1、生长立方氧化锆晶体原理 1.冷坩埚熔壳法 放料：粉料ZrO2与稳定剂Y2O3按摩尔比 91的比例混合均匀,加入相应的着色剂。 引燃：金属锆片或石墨棒，高频线圈加热，1200C熔融氧化锆导电 熔体稳定30到60min 降温结晶工业合成立方氧化锆 水热法 以Zr4+和Y3+的氢氧化物为水热前驱体，氢氧化钾和碳酸钾作矿化剂，采用水热法制备氧化钇稳定氧化锆纳米粉末。水热法合成的立方氧化锆晶体为纳米级，目前只能用于工业用途，但是为今后的宝石学发展提供了新的方向。离子着色是主要的宝石着色手段，常用的着色离子是过渡金属离子(如Cr、Fe、Co、Cu等)和稀土金属离子(如Ce、Pr、Nd、Ho等)。它们内部不

2、饱和电子层中的价电子,在不同能级间跃迁,由此引起对可见光的选择性吸收而导致着色。 黑色立方氧化锆 采用还原气氛或真空对无色氧化锆进行高温退火，可制得深黑色的锆石。原理是ZrO2中的氧丢失，造成大量的晶体缺陷，对可见光全部吸收而呈黑色。祖母绿色立方氧化锆 主要的掺杂元素(Pr、Co、Cr等)，另外附加了一些微量发光离子(如La、Ti、E r等)。考虑到不同离子高温挥发不同,实验中在配料时特别对不同离子配比进行了调整,以期达到最佳效果。主要着色剂含量1.22%Pr2O3，0.05%CoO, 0.02%Cr2O3，合成时稳定剂Y2O3含量高，达到15mol%20mol%。祖母绿色氧化锆用于模仿天然祖

3、母绿。彩色乳锆 在900下，对含12molY2O3的透明氧化锆长时间热处理，长时间退火后还可获得乳白色氧化锆或彩色乳锆。加入Y2O3不足也能产生浑浊。这是因为晶体内部出现四方相、单斜相和立方相共存，异相颗粒的存在使晶体失透或出现混浊现象。乳锆可以用于模仿天然玉石。合成立方氧化锆性质 摩氏硬度：89，密度：5.86.34g/cm3，折射率2.122.19，色散0.055，亚金刚光泽。光性：除粉红色立方氧化锆表现出非均质性外，其余的均为均质性。 具有非常高的化学稳定性，耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性良好。一般内部干净，可能有未完全融化的面包屑状的氧化锆粉末。祖母绿与祖母绿色立方氧化锆 祖母绿色立方氧化锆

4、在可见光波段的透过谱分析，在蓝光至黄光波段的透过率比较高，在蓝紫波段和红黄波段都有比较强的吸收。出现的特征吸收峰主要位于409nm，447nm,473nm,484nm,585nm,608nm,660nm,714nm,其中447nm, 473nm,484nm,585nm,608nm是Pr的特征吸收峰，所以尽管是多元素共同致色但也是以Pr为主的吸收。祖母绿是Cr致色的翠绿色，具有丝绒质感。光型特征是一轴晶，负光型。折射率：1.5771.583。主要呈现Cr的吸收线，红区683nm、680nm强吸收线，662nm、646nm弱吸收线；橙黄区630nm580nm间有部分吸收带；紫区全吸收。密度为2.6

5、72.90g/cm3，远小于合成立方氧化锆。粉红色碧玺与粉红色立方氧化锆 粉红色立方氧化锆内含物含定向排列的白色弯曲状物，可能是沿某一晶面出溶的氧化锆。粉红色立方氧化锆表现出非均质性，弱的多色性，多色性为粉红色-粉紫色。粉红色立方氧化锆在紫外长波下有浅黄色荧光，短波下有弱的黄色荧光。在可见光区有数条吸收线，它们分别在679nm,657nm,645nm,544nm, 520nm,489nm,485nm,461nm,451nm,443nm,407nm处。粉红色碧玺为Mn2+致色，吸收光谱在绿区有一宽的吸收带，有时可见525nm窄带，451nm和458nm的吸收线。长、短波紫外光照射下有弱红到紫色的

6、荧光。多色性中到强。内部多有气液包体和与晶体长轴平行的裂纹。紫水晶与浅紫色、深紫色立方氧化锆 紫色合成立方氧化锆紫外荧光为惰性。深紫色立方氧化锆在滤色镜下为红色；浅紫色的不变色。深紫色立方氧化锆在橙、黄、绿区有吸收谷，解释了滤色镜下呈红色原因，在红、蓝、紫区透过；浅紫色立方氧化锆在橙黄区有一组强的吸收线，在绿区有一组较弱的吸收线，在红、蓝区分别有一组极弱的吸收线，这是典型的钕谱。紫水晶含微量的Fe，经辐照产生空穴色心，主要在550nm处产生吸收。颜色分布不均，有色带、色块、絮状颜色分布。一轴晶正光性，干涉图可能有四叶螺旋桨状黑带。折射率为1.5441.553。多色性弱。黄水晶与浅黄色立方氧化锆

7、 浅黄色立方氧化锆在紫外长波下有弱的不均匀的紫色、黄色荧光，在短波下有强的不均匀的紫红色、黄色荧光。浅黄色立方氧化锆在蓝区有3个极弱的吸收谷，分别在486,475,452nm处。 黄水晶颜色与Fe2+占位有关，与紫晶一样分布不均匀，可出现色带、色块、絮状分布，透明度高。弱多色性。正交偏光下四明四暗，加上锥光后有牛眼状干涉图。密度2.66g/cm3远小于合成立方氧化锆。彩色钻石与彩色合成立方氧化锆 蓝色钻石含B，空穴色心致色，有导电性。粉色钻石是塑性变形引起晶格缺陷，还可改变钻石中N的聚集速率和形式使其成色。绿色钻石是辐射产生的晶格损伤致色。黑色钻石可能是多晶集合体、大量黑色内含物（石墨）、裂隙造成的。合成立方氧化锆的热导率远低于钻石，用热导仪测试没有钻石反应。钻石密度3.52g/cm3x远小于合成立方氧化锆。钻石面平棱直，合成立方氧化锆棱角圆化可见磨痕。合成立方氧化锆色散高于钻石。谢谢观赏谢谢观赏 彩色立方氧化锆颜色丰富,光泽耀眼,是目前珠宝首饰市场用得最多的人造宝石。大大丰富了人们的审美情趣，具有广阔的市场前景。对彩色立方氧化锆的宝石学性质与其成分关系的研究,为合成色彩丰富的宝石级立方氧化锆提供了更多的资料，也为其仿制其他种类天然宝石创造了基础。冷坩埚熔壳法在合成立方氧化锆上取得了巨大成功，也为彩色宝石合成开拓了新思路。