铅玻璃充填碧玺初探

利用常规宝石学测试、X射线荧光光谱仪（XRF）、激光诱导离解光谱仪（LIBS）、电子探针（EPMA）对近来在珠宝市场上的铅玻璃充填碧玺样品进行测试与分析,旨在探讨其鉴定特征。结果表明,该铅玻璃充填样品的充填特征不明显,与传统的有机物充填处理方法不同;X射线荧光光谱和激光诱导离解光谱的测试结果显示,该铅玻璃充填碧玺样品具有明显的Pb峰。铅玻璃充填碧玺样品中充填物的电子探针二次电子像及背散射电子像特征,可作为碧玺样品是否经过了铅玻璃充填的诊断性依据,其充填物的化学成分主要为Si和Pb,呈不规则斑块状分布于裂隙中。     

碧玺充填探讨

采用宝石显微镜、红外光谱仪和荧光能谱仪对广州市荔湾广场的105件碧玺样品进行了测试分析。结果表明,绝大多数碧玺样品都存在充填处理的现象,其内部充填物为黄色与白色絮状物,并具有蓝色闪光、流动构造等特征;其中,充填现象不明显的碧玺样品在红外吸收光谱仪和荧光能谱仪下也可检测到有机物及Pb。     

碧玺的充填处理

利用宝石显微镜、红外光谱仪、紫外-可见光谱仪等测试方法对一件充填处理的黄绿色碧玺样品进行测试研究,宝石显微镜下可见糖浆状流动构造,有时可见蓝色闪光;红外光谱见3056cm~(-1)处苯环的特征吸收峰,以及2965cm~(-1)、2925cm~(-1)CH_3、CH_2的反对称伸缩振动致和2872cm~(-1)附近CH_3、CH_2的对称伸缩振动,显示样品进行了环氧树脂的充填处理;紫外-可见光谱仪测试见绿色碧玺的红区普遍吸收。     

翡翠中的充填物及其在鉴定中的应用

经系统研究后发现,翡翠玉件松弛部位的充填物有原生、正常和异常充填三种类型。充填物的准确临别一方面可获得判断玉件类型的重要信息：不稳定原生充填物能反映玉件未经酸洗;优化反应物或加压蜡充填,说明经优化处理;胶充填则能确定是处理翡翠。另一方面可为红外分析挑选靶区：对有疑问的成果进行综合分析,以提高红外光谱的利用效果。我们采用的检测方法对可见充填体而言,经红外光谱验证,准确、可信。     

常见绿松石品种特征及充填处理的鉴定

总结了我国市场上大量常见的不同产地的天然绿松石的特征,同时对比我国市场常见的充填处理绿松石的特征,研究了天然与充填处理绿松石的一般鉴别特征,发现处理绿松石的颜色深浅、颜色分布、包裹体、外观与天然绿松石均有较大的区别。还利用红外光谱对天然的和充填处理的绿松石进行了测试,发现充填处理绿松石在1 735、1 600、1 500 cm^-1附近可见吸收峰,表明绿松石内部充填了人工类树脂,可作为鉴定充填处理绿松石的有力证据。     

利用红外3036、3058cm~(-1)吸收峰鉴定充填宝石需要注意的问题

翡翠经过漂白充填处理的结论性证据是红外光谱具有3 036、3 058 cm-1的吸收峰,对石英岩的充填处理该依据也是结论性的,随着市场新情况的出现,文献中对海蓝宝石、碧玺、石榴石、长石类宝石的充填处理也借助这两个与聚合物相关的峰诊断。但研究表明,有的宝石自身在3 100~3 000 cm-1范围内有吸收峰,还有的宝玉石在该范围内全吸收,会掩盖外来聚合物的吸收特征,此外,无机充填的宝石不具有3 100~3 000 cm-1范围内的特征吸收。因此,利用3 036、3 058 cm-1吸收峰判断宝石的充填需具体情况具体对待。     

注胶晕长石的鉴定方法

近期,国家黄金钻石制品质量监督检验中心对一串具蓝色晕彩的长石手链样品进行常规检测时,在长波紫外灯下多数珠子发中等强度的蓝白色荧光,且荧光在珠子中呈线状分布。为了对该长石样品进行准确定名,并探究其紫外荧光产生的原因,对其进行了常规宝石学检测、电子探针和红外光谱测试与分析。结果显示,该样品的折射率约为1.53,在显微镜下具有层状结构和针片状包裹体,结合其电子探针的分析结果,确定该样品为晕长石,即具有蓝色晕彩的钠长石;基于样品表面具有典型的＂蚯蚓行踪＂纹路、沿裂隙发出的紫外荧光及红外光谱下3 053,3 038cm^-1处的吸收峰,确定其为注胶处理的晕长石。     

荧光光谱学在象牙与猛犸象牙鉴定上的应用

利用红外光谱仪及荧光分光光度计对象牙和猛犸象牙样品进行测试,通过对测试结果的比对、分析,总结二者的谱图特点,旨在探索更准确的象牙与猛犸象牙的检测方法.猛犸象牙内部由于受石化作用小,其红外光谱与象牙的没有本质区别,因此红外光谱仪在象牙饰品与猛犸象牙饰品的检测上难以提供准确信息.荧光光谱的测试结果显示,在280 nm波长光的激发下,由于象牙和猛犸象牙中的氨基酸在微环境及其质量分数不同,象牙的发射光谱峰值在307 nm处,猛犸象牙的发射光谱峰值在315 nm处,且象牙的荧光强度高于猛犸象牙.同步荧光光谱测试中△λ分别取15,60 nm,分别测试样品中的酪氨酸、色氨酸,测试结果显示两类牙质测试图谱谱形一致但强度差异明显,即荧光分光光度计在象牙和猛犸象牙的检测上可提供有效的信息.     

碧玺自发极化效应的环境应用以及人体保健作用

碧玺是一种色彩丰富倍受青睐的宝石,同时也可以作为环境矿物用来治理环境.碧玺具独特的自发极化现象,具有表面电场,可以电解水、吸附带电离子、释放空气负离子.这些独特的性质赋予碧玺治理环境的用途,例如吸附污水中重金属离子、降解有极大分子污染物等.人体佩戴碧玺时,这种自发极化现象也会带来一定的保健功效,具有一定的电磁屏蔽效果,促进人体新陈代谢.     

红外光谱和拉曼光谱在热处理海蓝宝石鉴定中的应用

在适当的热处理条件下,黄绿色绿柱石能够转变为理想颜色的海蓝宝石。天然海蓝宝石与热处理海蓝宝石的价格差异较大,因此探索热处理海蓝宝石的诊断性鉴定特征就显得十分必要。对不同温度下热处理海蓝宝石进行傅里叶变换红外光谱和激光拉曼光谱的测试分析,结果发现,当热处理温度超过400℃后,随着加热温度的升高,在红外光谱中由[Fe2（OH）4]2＋伸缩振动gI起的3233cm叫处吸收谱峰明显减弱,直至消失。5268cm叫附近由水伸缩和弯曲振动}I起合频区的吸收带由尖峰变得宽缓;8700,6818cm叫两处水吸收峰的相对强度也随着加热温度升高而减弱。热处理海蓝宝石Si-0-Si伸缩振动产生的在682,3604cm叫处的拉曼光谱谱峰强度随着加热温度升高逐渐减弱,1070cm“处的拉曼峰强度明显降低。经700℃加热后,拉曼光谱基线明显向上方漂移。这些光谱特征变化对热处理海蓝宝石的鉴定有重要意义。     

电气石活化水效应的应用

为充分利用电气石的天然电极性和远红外发射特性,利用核磁共掁方法研究了电气石对水分子团簇结构的影响。实验结果表明：电气石能够降低水分子的¹⁷O 核磁共振（NMR）半高宽,并且降低的幅度与电气石的粒径呈正相关关系;若将电气石烧成陶粒后,则其对水分子的¹⁷O NMR半高宽降低的幅度更大。另外活化水的时效性测试结果表明,活化水在放置480 h之后,仍然可以保持良好的活性。     

电气石的电场效应及其在环境领域中的应用前景

电气石具有永久性的自发电极,电气石微粒的周围存在着以c轴轴面为两极的静电场.在电场作用下,水分子发生电解,形成活性分子 H3O+,吸引水中的杂质、污垢,净化水质;OH- 和水分子结合形成负离子,改善人们的生活环境;电场对带电粒子有吸附作用,可以吸附粉尘,净化空气.电气石还具有高的机械化学稳定性,与沸石、蒙脱石等的吸附作用相比,电气石不具有饱和极限,可持续使用,重复利用率高,在环境领域具有很好的发展前景.     

聚类方法在电气石颜色成因研究中的应用

天然电气石颜色多种多样,颜色成因非常复杂。为了更好了解它的颜色成因,采用统计学中的聚类方法对其颜色成因进行了分类。该分类方法以Matlab软件为工作平台,从测试数据(电子探针分析结果)中选出对电气石颜色形成起重要作用的氧化物,如TiO2,FeO,Fe2O3,MnO作为聚类分析的特征变量。以这些变量作为距离聚类分析的基础,对所研究各种颜色的电气石进行聚类。通过聚类分析研究,把电气石颜色成因的结果与其它测试方法的结果进行对比,证实本聚类方法真实可靠。     

电气石红外光谱和红外辐射特性的研究

精确测试和研究了不同种属电气石的红外光谱特征及不同种属、不同温度条件下热处理电气石的红外辐射特性。结果表明：电气石具有高红外发射率的本质在于其晶体结构中的分子振动具红外活性;铁、镁电气石红外发射率相近,且都大于锂电气石的红外发射率;电气石热处理的温度与红外发射率之间存在一定的对应关系,随着热处理的温度的增加,红外发射率减小,当温度增大到800℃红外发射率达到最大值,超过900℃,电气石开始分解,红外发射率开始下降;电气石在室温下最大单色辐出度相应的波长为9~10μm 与绝对黑体9.72 μm 吻合较好,为良好的红外吸收与发射材料。     

热处理电气石多功能净水性能

针对目前大部分饮用水存在的卫生安全隐患和健康问题,提出以电气石作为多功能净水剂。经不同温度热处理后,电气石FTIR吸收发生峰强度变弱甚至消失、峰位置移位等现象。低温热处理后电气石可以快速将酸性溶液调节为弱碱性,对强碱性溶液也有调节为弱碱性的趋势。800℃热处理后电气石对氟离子吸附去除率可达64%以上,重金属离子去除率均在96%以上。电气石还可将水分子¹⁷O NMR半高幅宽由102 Hz降低至72 Hz,有效减小了水分子团簇结构,并使水中溶解氧的质量浓度由5.60 mg/L提高到6.11 mg/L。     

TiO2/电气石复合物的光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备TiO2/电气石复合光催化剂,通过光降解甲基橙实验考察复合光催化剂的活性,发现复合物中2%电气石的制备比例就可以显著提升TiO2降解有机物活性,降解率(0.5h)达99.87%,明显优于纯TiO2(0.5h)83.64%,提高了约20%。经XRD、BET、SEM等手段对样品进行分析得知:经800℃以下长时间热处理,电气石的结晶构造不变;900℃热处理使电气石结构破坏。SEM分析显示复合物中TiO2颗粒呈球簇状,均匀包覆在电气石表面形成颗粒膜层。     

辐照处理对碧玺物理性质的影响

辐照处理是碧玺颜色改善很重要的一种方法。本文对一系列碧玺样品作了高能电子辐照处理,并对其物理性质作了对比测试。实验发现,辐照处理会使宝石的物理性质,如密度、晶胞常数、颜色等发生一定变化。对于不同的宝石,辐照处理的影响不同。     

电气石矿物吸附铜离子试验研究

本文研究了电气石的单晶、电气石微粉对Cu2＋的吸附作用,试验表明：电气石单晶体表面存在着以C轴为两极的静电场,该静电场对Cu2＋的吸附作用效果明显。制备的电气石微粒越细,吸附效果越好。电气石的电场效应使得它在治理污水中Cu2＋污染具有广阔的前景。     

彩色电气石致色离子的化学状态研究

为探究不同颜色电气石中致色元素的化学状态及其化学环境,利用X射线光电子能谱方法对绿色调（墨绿色、蓝绿色、淡绿色）和粉红色调电气石样品进行分析。结果表明,绿色调和粉红色调电气石样品中均含有少量的过渡金属离子,如Fe,Mn,Ti,Cr,且不含Li和Be。不同颜色的电气石晶体中过渡金属阳离子的化学状态相同,且分别为Fe3＋,Mn4＋,Ti4＋,Cr3＋,但其与阴离子配位的环境有所差别。绿色调电气石样品中虽然Fe的质量分数有较大的差别,但均有部分Fe元素与F结合,即占据晶体结构中的Y位;粉红色电气石样品中,Fe离子没有与F形成配位,仅占据结构中的Z位。相反,在粉红色电气石样品中,Mn主要与F结合配位的方式存在,占据结构中的Y位,而绿色调电气石样品中大部分的Mn与O配位成键,只有少部分的Mn与F结合配位。由于Fe3＋,Mn4＋离子对之间电荷转移的可能性不大,故电气石的颜色可能主要由于d—d电子跃迁和氧与金属离子（O2--M）间电荷转移吸收引起,尤其是由于化学环境的差异（包括配位阴离子种类、杂质缺陷、结构畸变等）所引起。