ZnO-MgO-P2O5磷酸盐玻璃酸溶机理研究

doi:10.3724/SP.J.1077.2008.00155

无机材料学报

ZnO-MgO-P₂O₅磷酸盐玻璃酸溶机理研究

王中俭, 吴纬, 姜波, 胡一晨, 王少波

华东理工大学无机材料系, 上海 200237

收稿日期:2007-03-08 修回日期:2007-06-13 出版日期:2008-01-20 网络出版日期:2008-01-20

Dissolution Mechanism of ZnO-MgO-P₂O₅ Phosphate Glasses

WANG Zhong-Jian, WU Wei, JIANG Bo, HU Yi-Chen, WANG Shao-Bo

Department of Inorganic Materials, East China University of Science & Technology, Shanghai 200237, China

Received:2007-03-08 Revised:2007-06-13 Published:2008-01-20 Online:2008-01-20

摘要/Abstract

摘要： 采用表面失重法分析40ZnO-10MgO-50P₂O₅玻璃在酸性溶液中的溶解过程. 实验结果表明: 含二价金属阳离子的磷酸盐玻璃在水中溶解速度缓慢, 但在酸性溶液中, 因R ²⁺和H⁺离子交换加速, 破坏了结构的稳定性, 磷氧基团很容易发生水解, 在pH<3时, 玻璃的溶解速率会急剧增大. 溶解速率随温度升高呈现指数增加的趋势, 溶解活化能随pH值的升高而降低; 在高浓度盐酸溶液中, 溶解速率随浓度变化出现极值, 这一切均应归于H⁺和H₂O活度的双重作用; 通过对失重曲线变化的研究发现: 玻璃的溶解过程分为两个阶段, 第一阶段失重量与时间平方根成正比, 第二阶段失重量与时间成正比, 说明玻璃表面的水化层经历了形成、发展和稳定的过程.

关键词: 磷酸盐玻璃, 酸溶过程, 水解反应

Abstract: The dissolution process of 40ZnO-10MgO-50P₂O₅ glass in acid medium was studied by weight loss analysis. The result shows that the water dissolution rate of phosphate glasses doped with bivalent ions is low. However, situation changes greatly as the pH value of the solution reduces because of the ion exchange reaction between R ²⁺ in glass and H⁺ in acid. The stability of glass network is thus destroyed and followed by hydrolysis reaction of phosphate structural group. The dissolution rate increases exponentially with the increase of temperature and the reaction activation energy decreases with the increase of pH value. The dissolution rate reaches the maximun in concentrated HCl due to the contribution of both H⁺ and H₂O. The mechanism of the dissolution process is proposed into two steps: first, the weight loss is proportional to the square root of the time, and the next, it is proportional to time, which indicates the formation and development of hydrate layer on the glass surface.

Key words: phosphate glass, acid dissolution, hydrolyze reaction

中图分类号:

TQ171

王中俭,吴纬,姜波,胡一晨,王少波. ZnO-MgO-P₂O₅磷酸盐玻璃酸溶机理研究[J]. 无机材料学报, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2008.00155.

WANG Zhong-Jian,WU Wei,JIANG Bo,HU Yi-Chen,WANG Shao-Bo. Dissolution Mechanism of ZnO-MgO-P₂O₅ Phosphate Glasses[J]. Journal of Inorganic Materials, DOI: 10.3724/SP.J.1077.2008.00155.

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ZnO-MgO-P₂O₅磷酸盐玻璃酸溶机理研究

Dissolution Mechanism of ZnO-MgO-P₂O₅ Phosphate Glasses

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