60、蒙脱石及相关硅酸盐的结构、光谱与磁学特性研究

蒙脱石及相关硅酸盐的结构、光谱与磁学特性研究

在材料科学的研究领域中，蒙脱石及相关硅酸盐因其独特的结构和多样的物理化学性质，一直是科学家们关注的焦点。本文将深入探讨这些材料在红外光谱、拉曼光谱、光学光谱以及热致发光等方面的特性，同时介绍它们的晶体结构、组成和磁学性质。

红外光谱特性

红外光谱是研究蒙脱石及相关硅酸盐结构的重要手段。对于铵离子（$NH_4^+$），其频率被分配到$4ν_1$（伸缩）和$ν_3$基本振动模式，这些频率是具有四面体对称性的氢键合$NH_4^+$离子的典型特征。谱线的宽化和不对称性可能是由于氢键强度的分布以及$Td$对称性降低到$C_{3v}$对称性所致。

在$3700$和$3600 cm^{-1}$处观察到的谱带，在$200^{\circ}C$加热后清晰分辨，它们源于结构$OH$基团的伸缩键，这些基团周围具有不同的金属离子分布。例如，在$3650 - 3700 cm^{-1}$范围内的谱带是由特殊的离子分布引起的，如$3Mg^{2+}$（$3707 cm^{-1}$）、$2Mg^{2+}Fe^{2+}$（$3696 cm^{-1}$）、$2Mg^{2+}M^{3+}$（$3668 cm^{-1}$）、$Mg^{2+}Fe^{3+}M^{3+}$（$3652 cm^{-1}$）等，其中$M^{3+} = Al^{3+}$或$Fe^{3+}$。

对于加热到$400^{\circ}C$或更低温度的样品，红外光谱主要由$3700$（$3Mg^{2+}$）和$3660$（$2MgM^{3+}$）$cm^{-1}$处的信号主导。当温度高于$400^{\circ}C$时，$1430 cm^{-1}$处的$NH_4^+$振动带强度降低，这表明在$75