학술논문

Spectroscopic studies of oxygen speciation in potassium silicate glasses and melts.
Document Type
Article
Source
Canadian Journal of Chemistry. Jan2015, Vol. 93 Issue 1, p60-73. 14p. 2 Charts, 7 Graphs.
Subject
*POTASSIUM silicate
*GLASS
*SPECTRUM analysis
*CHEMICAL shift (Nuclear magnetic resonance)
*REACTIVE oxygen species
Language
ISSN
0008-4042
Abstract
Afin de résoudre les disparités entre les résultats des techniques de spectrométrie de photoélectrons XPS O1s et RMN 29Si et 17O, nous avons enregistré les spectres XPS O1s de 15 verres silicatés de potassium contenant de 10 à 37 mol % de K2O et les avons soumis à l'analyse de pic par ajustement. Les effets de la fonte sur la composition des verres sont documentés et quantifiés, ainsi que les incertitudes associées à l'analyse de pic par ajustement des spectres XPS O1s. Ces spectres montrent deux pics symétriques en bonne résolution : un pic étroit, attribuable à l'oxygène non pontant (Si− O−K) et à « l'oxyde libre » (O2- ou K− O−K), et un pic plus large, attribuable à l'oxygène pontant (Si− O−Si). Les taux d'oxygène pontant en mol % (incertitudes de ±1 %) sont obtenus à partir des valeurs calculées de l'aire des pics et se situent à 2,2 (±0,8) mol % d'O2- pour les verres contenant 32 (± 1) mol % de K2O. La redéfinition des espèces Q à partir de données spectrales RMN 29Si déjà publiées mène à des taux d'oxygène pontant et d'O2- en concordance avec ces spectres XPS O1s. Une récente analyse RMN 17O portant sur des verres silicatés de potassium a permis de conclure que ces verres contenaient moins de 1 mol % d'O2-, principalement selon l' hypothèse que le déplacement chimique de l'17O des atomes d'O2- dans les verres devrait être semblable à celui des oxydes dans le K2O cristallin. Cette hypothèse est contestable. Dans ces verres, l'oxyde libre devrait réagir fortement avec les gaz comme le CO2 (selon l'équation CO2 + O2- → CO32-) et il semble probable que l'espèce réactive dans les verres silicatés soit l'O2− plutôt que l'oxygène non pontant, comme on a souvent tendance à le croire. Les faibles quantités de CO2 trouvées dans les verres après réaction sont quantitativement cohérentes avec l'abondance d'O2- obtenue à partir des spectres XPS O1s des verres silicatés. [Traduit par la Rédaction] [ABSTRACT FROM AUTHOR]