13、叶蜡石、滑石及相关硅酸盐矿物的结构与磁性研究

叶蜡石、滑石及相关硅酸盐矿物的结构与磁性研究

在材料科学和矿物学领域，叶蜡石、滑石及相关硅酸盐矿物因其独特的结构和多样的性质而备受关注。这些矿物不仅在工业生产中有着广泛的应用，而且其复杂的结构和磁性特征也为科研人员提供了丰富的研究素材。

1. 矿物结构分析

• 水的存在形式 ：在某些矿物结构中，水分子的存在形式较为特殊。根据氧的占位情况，假设每个化学式单元（pfu）有 1 个水分子。尽管水分子中氧的平均位置处于中间平面，但结构精修表明其沿 c*方向存在无序性。水分子与相邻四面体片基底环的 6 + 6 个氧原子之间存在 12 个氢键，水分子有六种可能的取向，其中六个氢键指向四面体片的上基底环，另外六个指向四面体片的下基底环。
• 类滑石镍和钴层状硅酸盐
  • 镍取代镁的层状硅酸盐 ：在 220 °C 的自生压力条件下，成功制备出了镍取代镁的层状硅酸盐。通过控制金属与硅的比例，可以得到层间距为 7 Å 的 1:1 层状硅酸盐和层间距为 9.4 Å 的 2:1 层状硅酸盐。例如，Ni₃Si₂O₅(OH)₃.₁F₀.₉ 样品呈现出 1:1 层状硅酸盐的理想结构，由共享角顶的 SiO₄ 四面体和共享棱边的 NiO₆ 八面体连接而成的片层构成；Ni₃Si₄O₁₀(OH,F)₂ 样品则具有类似滑石的结构，镍片层之间的距离接近 9.4 Å。为了研究层间距对磁性的影响，使用胺取代的硅醇盐将层间距扩大到了 13.2 Å。
  • 钴取代镁的层状硅酸盐 ：采用水热法制备了钴取代镁的层状硅酸盐，其结