基于气体吸附和扫描电子显微镜分析天然和无机结合剂充填处理绿松石的孔隙特征

赵安迪, 陈全莉, 杨志祥

赵安迪, 陈全莉, 杨志祥. 基于气体吸附和扫描电子显微镜分析天然和无机结合剂充填处理绿松石的孔隙特征[J]. 宝石和宝石学杂志(中英文), 2024, 26(1): 12-21. DOI: 10.15964/j.cnki.027jgg.2024.01.002
引用本文: 赵安迪, 陈全莉, 杨志祥. 基于气体吸附和扫描电子显微镜分析天然和无机结合剂充填处理绿松石的孔隙特征[J]. 宝石和宝石学杂志(中英文), 2024, 26(1): 12-21. DOI: 10.15964/j.cnki.027jgg.2024.01.002
ZHAO Andi, CHEN Quanli, YANG Zhixiang. Pore Characteristic of Natural and Inorganic Binder Filled Turquoises Based on Gas Adsorption and Scanning Electron Microscope Analysis[J]. Journal of Gems & Gemmology, 2024, 26(1): 12-21. DOI: 10.15964/j.cnki.027jgg.2024.01.002
Citation: ZHAO Andi, CHEN Quanli, YANG Zhixiang. Pore Characteristic of Natural and Inorganic Binder Filled Turquoises Based on Gas Adsorption and Scanning Electron Microscope Analysis[J]. Journal of Gems & Gemmology, 2024, 26(1): 12-21. DOI: 10.15964/j.cnki.027jgg.2024.01.002

基于气体吸附和扫描电子显微镜分析天然和无机结合剂充填处理绿松石的孔隙特征

基金项目: 

苏门答腊汇聚板块边缘沉积输入和演化与地震活动关系:IODP362航次岩芯中的磁学记录基金项目 2019063146

中国地质大学(武汉)珠宝学院开放基金 CIGTXM-03-202302

云南省本科教育教学改革研究项目 JG2023143

详细信息
    作者简介:

    赵安迪(1997-),女,研究生,主要从事宝石学方向的研究。E-mail: 894241952@qq.com

    通讯作者:

    陈全莉(1982-),女,博士,教授,主要从事宝石学教学与研究工作。E-mail: chenquanli_0302@163.com

  • 中图分类号: TS93

Pore Characteristic of Natural and Inorganic Binder Filled Turquoises Based on Gas Adsorption and Scanning Electron Microscope Analysis

  • 摘要:

    绿松石为一种多孔的宝石材料,孔隙度可以直接影响其物理性质,如颜色、光泽、耐久性等,从而影响绿松石的品质,故孔隙度的研究工作至关重要。气体吸附法可以测得绿松石中的介孔(2~50 nm)以及不同孔径的孔隙的分布特征。采用Bet全自动气体吸附仪及扫描电子显微镜对无机充填处理前后绿松石样品的孔隙特征进行了对比。气体吸附测试结果显示,经过充填处理后绿松石的比表面积及孔容都有一定程度的变化,吸脱附曲线属于第Ⅲ类无滞后回线的曲线;平均孔径分布图显示各级孔隙在一定程度上减少,大的孔隙被无机充填物充填为小孔隙,但处理过程中也会出现较小孔径被腐蚀成大孔径的现象。扫描电子显微镜观察结果显示,处理前后绿松石的微晶集合体形貌、晶体特征以及孔隙度结构有较大的变化;结合计算,经无机结合剂充填处理后绿松石的表面孔隙率明显降低,其与处理前的天然绿松石中的孔隙是一端封闭且不贯穿的孔隙,符合吸脱附曲线表征的孔隙形状;微形貌特征的明显差异可以作为无机结合剂充填处理绿松石与天然绿松石的有效判别依据之一。

    Abstract:

    Turquoise is a porous gem material, and the porosity can directly affect its physical properties, such as colour, luster, durability, etc., thus affecting the quality of the turquoise. Therefore, the research works on the porosity of turquoise is crucial, and the gas adsorption method can measure the distribution characteristics of mesopores (2-50 nm) and pores of different pore sizes in turquoise. In this paper, the pore characteristics of inorganic binder filled turquoise before and after treatment were comparatively studied by using Bet automatic gas adsorption instrument and scanning electron microscope; the gas adsorption test showed that the specific surface area and pore volume of turquoise after filling treatment were changed to some extent, and the adsorption and desorption curves belonged to the curves of class Ⅲ without hysteresis return line; the average pore size distribution graph showed that the pores of all levels of turquoise after filling treatment were reduced to some extent. The average pore size distribution diagram showed that the pores of turquoise were reduced to some extent, and the large pores were filled into small pores by inorganic binder filling, and the phenomenon of smaller pores being eroded into large pores also occurs during the treatment process; the results of scanning electron microscope study showed that there were large changes in the microcrystalline aggregate morphology, crystal particle characteristics and porosity structure of turquoise before and after the treatment; combined with the calculation, the surface porosity of turquoise samples treated by inorganic filling was significantly reduced, and it was found that the pores in turquoise after treatment were closed at one end and do not penetrate, which were consistent with the pore shape characterized by the adsorption and desorption curves; the obvious difference in the microscopic morphology can be used as one of the bases to distinguish the inorganic binder filled turquoise from natural turquoise.

  • 绿松石以独特的颜色、光泽和悠久的历史底蕴而备受国内外人们的喜爱。由于绿松石存在孔隙,光照射在其表面会发生漫反射和折射,导致进入眼睛的光减少,使人们视觉上认为绿松石颜色变浅;孔隙度的增多会造成绿松石结构疏松,稳固性较差,硬度低,很多绿松石由于结构疏松而无法直接制作为首饰,造成资源的浪费[1]。由于优质绿松石资源匮乏,为了满足市场需求,出现了大量优化处理的绿松石[2]。目前,绿松石常用的处理方式为充填处理,主要目的是降低其孔隙度从而使结构较为疏松的绿松石的颜色、耐久性、硬度、光泽度得到很好的提高。根据充填物的类型,可以分为有机物充填和无机物充填两大类。有机物充填多使用的是丙烯酸酯类聚合物及环氧树脂的结合剂[3-6],处理后的绿松石一般具有蜡状光泽,在紫外灯下有强于天然绿松石的荧光以及有别于天然绿松石的三维荧光光谱特征[7],且红外吸收光谱中羰基等有机分子基团的吸收峰明显[6, 8-9]。由于近年来无机物充填技术发展迅速,市场上出现了利用无机结合剂“加瓷”处理绿松石的处理方法[10-11],使用的结合剂主要成分为磷酸盐和硅酸盐[11],处理后绿松石的外观更接近天然绿松石,紫外荧光特征不明显等。

    目前,对于无机结合剂处理绿松石的研究多集中在处理前后绿松石的宝石学特征、谱学特征以及其鉴定特征方面,而对于处理后绿松石微结构的变化特征以及无机结合剂充填处理对绿松石孔隙度的影响程度、孔隙度的定量表征和孔隙度对颜色的影响程度等关注较少,需要更深一步的研究。基于此,本文从充填处理的基本原理即改善孔隙度这一角度入手,借鉴土壤、页岩等孔隙度的分析方法[12],辅以传统的扫描电子显微镜分析孔隙度的测试方法,并使用气体吸附技术对天然绿松石以及无机充填处理绿松石的孔隙进行定量测试与分析,旨在完善无机结合剂充填处理绿松石的鉴别特征及处理机制,填补绿松石孔隙度研究的内容,并为优化处理绿松石的工艺提供理论依据和技术支撑。

    天然绿松石样品和无机结合剂充填处理绿松石样品均来自湖北竹山,将一整块天然绿松石样品一分为二,一半保留为原矿用以对比分析,另一半在中国地质大学(武汉)珠宝学院热处理实验室进行无机结合剂充填处理,处理所用的主要化学试剂为磷酸盐。对比处理前后多组样品特征发现,经过无机结合剂充填处理后绿松石的结构更加致密,颜色加深,硬度提高,光泽度增强,显微镜下孔隙数量减少,本文以湖北竹山天然绿松石样品(图 1a)以及无机结合剂充填处理后的绿松石样品(图 1b)为例进行孔隙度变化的定量测试。

    图  1  天然绿松石(a)与无机充填处理绿松石(b)
    Figure  1.  Natural turquoise sample (a) and inorganic binder filled turquoise sample (b)

    为获得与孔隙度相关的定量数据,笔者主要采取以下两组方法进行分析与研究。

    (1) 采用气体吸附法对无机结合剂充填处理前后绿松石样品的纳米级孔隙特征进行定量分析,通过分析其孔隙度、孔体积、比表面积、吸附-脱附曲线以及孔径分布曲线等测试数据,来探究天然与无机充填处理绿松石在孔隙度和孔径分布特征上的差异。气体吸附测试在中国地质大学(武汉)材料与化学学院完成,仪器为麦克莫瑞提克仪器有限公司的bet全自动气体吸附仪,仪器型号为MicromeriticsASAP2460。

    分析前,分别将6 g处理前后的绿松石样品进行磨粉制样至200目,所得粉末在120 ℃环境下,进行12 h的脱气预处理;分析时,将样品粉末浸入冷浴,通入一定量的氮气,使样品粉末吸收氮气至饱和,达到吸-脱平衡状态,根据不同的压力进行多点测试,记录平衡压力点和吸附含量,按照梯度顺序绘制出吸附-脱附等温线;随后进行比表面积的计算和孔径度的分析。

    (2) 利用扫描电子显微镜观察无机充填处理前后绿松石样品的微观形貌特征。本次实验在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室进行,仪器型号为Aperos。首先,将一部分无机结合剂充填处理前后的绿松石敲碎制样,使其露出新鲜断面便于观察形貌结构;另取一部分处理前后的样品分别进行抛光,便于观察表面的孔隙特征。测试前,在真空条件下对样品进行喷金处理;测试时,将样品放入扫描电镜内进行拍照观察;表面抛光的样品的亮度与对比度保持一致,并确定孔隙的阈值区间,对充填处理前后的绿松石样品的扫描电镜图进行处理并利用公式(1)计算出处理前后的样品表面的孔隙率。

    $$ \text { 表面孔隙率 }=\frac{\text { 孔隙面积 }}{\text { 样品面积 }} $$ (1)

    测试条件:工作距离13.2 mm,电压为20.0 kV,放大倍数从40倍至4 000倍进行调节。

    氮气吸脱分析技术因其测试原理的科学性,测试过程的可靠性,测试结果的一致性,在国内外各行各业中被广泛采用[13-14];孔径系指固体孔隙中的平均直径,根据国际纯粹化学及应用化学组织(IUPAC)的规定,按照孔径的大小,分为微孔(小于2 nm)材料、介孔/中孔(2~50 nm)材料和大孔(大于50 nm)材料[12, 15]。任何粉末的表面都有吸附气体的能力,在液氮温度下,氮气可以通过单纯的物理吸附,附着在吸附剂的表面,待温度恢复到室温,吸附的氮气会脱附出来;根据吸附等温线通过各种理论方程的计算可以得到比表面积、孔容、孔径分布等孔隙特征。

    总孔隙特征包括孔隙度、总孔体积、孔径分布、孔隙结构以及孔隙微观形貌[16]。总孔体积又称为总孔容,是固体中所有孔隙容积的总和;比表面积指单位物质物料所具有的总面积,本文研究中的比表面积用来表征材料的致密程度。表 1为天然和无机结合剂充填处理绿松石样品的总孔隙特征。通过对比处理前后绿松石样品的比表面积及孔容的特征发现,经过无机结合剂充填处理绿松石样品的孔容明显降低,由0.03 cm3/g降低至0.01 cm3/g;比表面积也明显降低,由7.14 m2/g降至2.23 m2/g,说明结构较为疏松的天然绿松石经过充填处理后其结构会变得更加致密;同时,也进一步说明了孔隙度的降低是充填处理工艺达到改善绿松石致密度,提高绿松石品质的效果的最主要原因。

    表  1  天然与无机充填处理绿松石样品的总孔隙特征对比
    Table  1.  Comparison of total pore characteristics of natural and inorganic filled turquoise samples
    样品 BET Surface Area
    (m2/g)
    Pore Volume
    (cm3/g)
    天然绿松石 7.14 0.03
    无机充填绿松石 2.23 0.01
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    孔径分布是指材料中存在的各级孔径按数量或体积计算的百分率[17],具体方法为测试分压及对应各级孔吸附量表征绿松石孔径大小的分布特征,并以各级孔隙大小与对应分压绘制出曲线图。本文的孔径分布计算法选用适合介孔材料的几何计算的经典方法(BJH法,其假设测试的孔径是圆柱孔)。

    图 2为充填处理前后绿松石样品的孔径分布图,横坐标为孔隙的孔径大小,纵坐标为所对应各级孔径的孔容。由图 2可知,天然绿松石样品的孔容随着孔径的增大而相应的减少;而经无机充填处理绿松石样品的孔容存在先减少后增加的趋势,即小于5 nm的孔的孔容依次减少,而大于5 nm的有所增加。通过对比天然和充填处理后绿松石的总体孔径分布特征发现,各级孔径的孔容在经过充填处理后都有明显的减少,在5 nm前减少的最明显。总体说明,天然绿松石经充填处理后其较大孔隙部分被无机充填物所填补,无机结合剂的充填主要针对的是5 nm以上孔径的孔隙。

    图  2  处理前后绿松石样品的孔径分布图
    Figure  2.  Pore size distribution of the turquoise samples before and after treatment

    吸附等温线分为吸附和脱附两部分,国际纯粹与化学应用联合会对标准物理吸附等温线进行了分类(图 3a),分为Ⅰ~Ⅵ的六型[18];横坐标为相对压力,纵坐标为吸附量,每类等温线特点可以用来表征不同的孔隙结构类型;部分样品会在相对压力较高的情况下,出现吸附等温线和脱附等温线不重合的现象,脱附等温线位于吸附等温线的上方,形成滞后回线,如图 3b所示。

    图  3  吸附等温线标准图(a)及滞后回线标准图(b)[16]
    Figure  3.  Standard diagram of adsorption isotherm (a) and hysteresis loop (b)

    图 4图 5分别为天然和充填处理后的绿松石样品的吸附等温线,图中n表示为天然绿松石a,p表示无机充填处理后的绿松石b,Absorption为吸附曲线,Desorption为脱附曲线;对照图 3a中六种标准吸附等温线的类型,可以看出本实验处理前后绿松石样品的吸附等温线为第Ⅲ类,实验中当氮气与绿松石接触时,在其表面上会出现浓度的累积,但由于绿松石与氮气的相互作用较弱,它们之间的相互作用小于氮气之间的相互作用。

    图  4  天然及充填处理绿松石样品的吸附-脱附曲线
    Figure  4.  Adsorption-desorption curve of natural and filled turquoise samples
    图  5  充填处理绿松石样品的吸附-脱附曲线
    Figure  5.  Adsorption-desorption curve of filled turquoise sample

    在绝对压力较小的时候,处理前后绿松石样品的吸附和脱附的曲线都稳定上升图(4图 5),在绝对压力分别超过400 mmHg和500 mmHg时产生一个拐点,样品的吸附等温线和脱附等温线不再重合,脱附等温线位于吸附等温线的上方,但未产生滞后回线。在绝对压力趋于800 mmHg时,吸附与脱附曲线重合。

    根据孔隙结构及能否产生滞后回线,固体中的孔隙可以分为三类[12],其中第二类孔不能产生滞后回线,对照图 3可知,处理前与处理后绿松石中的孔隙均为一端封闭的不透气性孔,包括一端封闭的楔形孔、锥形孔、一端封闭的圆柱型孔[12]。从图 5吸附曲线可知,处理后绿松石的孔隙类型并未发生改变。

    前述研究表明,疏松绿松石经无机结合剂充填后,颜色会变深,硬度会增加,致密度得到很好的改善,其主要原因在于疏松绿松石的孔隙度较大,光在表面产生了较强漫反射,导致肉眼观察其颜色变浅。经过充填处理后绿松石的孔隙减少,孔隙度明显降低,光在表面的全反射作用增强,肉眼可见其颜色变深,故无机结合剂充填处理主要以改善孔隙度来对绿松石进行优化处理。

    图 6为充填处理前后绿松石样品在扫描电子显微镜下放大不同倍数下的表面孔隙特征,孔隙形态各异,有圆形、三角形、虫状等不规则形态[19];孔隙分布不均匀,形状大小各异,大部分在5~30 μm,最小2 μm,最大可达50 nm;天然绿松石样品的结构疏松,表面粗糙,表面孔隙度较多,孔隙出现率较大,处理后结构较为致密,孔隙度相对于处理前有所减少,分布较为稀疏。

    图  6  处理前后绿松石样品的表面孔隙特征: (a-b)天然绿松石;(c-d)充填处理后绿松石
    Figure  6.  Surface pore characteristics of turquoise samples before and after treatment: (a-b) natural turquoise; (c-d) filled turquoise

    采用扫描电子显微镜二次电子成像法观测和分析充填处理后绿松石样品的新鲜断面结构及抛光后的表面孔隙特征。为达到较好的测试效果,在测试前对样品表面进行喷金处理。图 7为处理前后绿松石样品的SEM分析结果,结构疏松的绿松石呈现出由杂乱无章的薄板状-片状(图 7a)、鳞片状微晶(图 7b)颗粒堆积而成,微晶体的棱角和棱线分明,各微晶体之间界限明显,结晶程度和自形程度高,分布具有一定的方向性,晶体大小不等,长度在3~5 μm,薄板厚度约为1 μm。图 7c图 7d为充填处理后绿松石样品的显微结构特征,绿松石微晶体边缘浑圆,颗粒间连接较紧密,微晶体颗粒的边界和晶棱边缘显示模糊,主要是由于经过无机结合剂的浸泡,板状的微晶边缘被一定程度溶解所致(图 7c-图 7d图 7f)。通过对比处理前后的样品,处理前绿松石样品的微孔隙较大(图 7e), 微晶为典型薄片状,边界清晰,棱角明显,排列较有序;处理后绿松石有的微孔隙被无机结合剂填充(图 7f)。由于无机结合剂呈酸性,对绿松石有一定的腐蚀性,导致其微晶边界模糊(图 7f)。

    图  7  处理前、后绿松石样品的微形貌特征:(a-b, e)天然绿松石;(c-d, f)充填处理绿松石
    Figure  7.  Micromorphology characteristics of turquoise samples before and after treatment: (a-b, e) natural turquoise; (c-d, f) filled turquoise

    对处理后绿松石样品的新鲜断面的不同位置进行EDS能谱测试以分析充填程度不同位置的成分变化。图 8a图 8b为处理后绿松石样品靠近边缘位置的显微结构特征,图 8c图 8b中11、12、15、16点位的EDS能谱图。结果显示,处理后绿松石样品中的短柱状、板状微晶会被胶状物所覆盖充填。胶状物及边界明显的板状微晶的能谱测试结果(表 2图 8ab中不同点位的测试数据),胶状物中P含量为28.19%,明显高于自形程度高的板状微晶体(23.11%);K的含量为2.58%,明显高于天然绿松石板微晶(0.98%)。通过较高的P、K元素含量以及不同于绿松石的微晶形貌,可以推测,此胶状物为充填处理工艺所使用的含K的磷酸盐结合剂;对比图 7e图 7f显示的微形貌特征,显示结构疏松的绿松石样品微晶颗粒之间间隙较大,但充填后其微晶可被结合剂填补,孔隙明显减少,结构致密度得到明显提高。

    图  8  处理前后绿松石样品的微形貌特征及其EDS能谱:(a-b)处理后绿松石的微形貌特征; (c)图8b中11、12、15、16点位上的EDS能谱
    Figure  8.  Micromorphological characteristics of turquoise sampes before and after treatment and their EDS energy spectra: (a-b) micromorphological characteristics of the filled turquoise; (c) EDS energy spectra of points 11, 12, 15 and 16 in Figure 8b in order
    表  2  处理后绿松石样品的扫描电子显微镜EDS能谱分析结果
    Table  2.  Results of scanning electron microscope with EDS energy spectroscopic analysis of the filled turquoise samples wB/%
    编号 C O Al P K Fe Cu
    1 4.45 49.07 16.69 22.14 0.42 2.06 2.16
    2 6.05 46.22 17.31 22.23 0.37 2.10 5.72
    3 5.70 44.69 16.71 23.88 0.43 2.17 6.43
    4 4.70 45.56 17.42 23.40 0.34 2.20 6.39
    5 4.60 43.83 16.64 25.13 0.57 2.51 6.71
    11 3.78 47.77 14.82 22.09 1.81 1.83 4.71
    12 4.54 49.64 12.45 23.14 2.16 1.76 3.98
    13 3.84 47.87 14.09 22.86 1.75 1.59 4.35
    平均值1 4.71 46.83 15.77 23.11 0.98 2.03 5.06
    6 6.98 35.03 16.48 30.52 2.34 3.18 5.47
    7 6.82 40.43 15.10 27.97 2.54 2.82 4.33
    8 9.11 35.29 14.74 30.32 2.72 2.96 3.80
    9 6.52 40.27 15.21 28.33 2.47 2.68 4.52
    10 5.86 44.26 14.46 26.16 2.75 2.44 4.06
    14 6.52 40.27 28.33 28.33 2.47 2.68 4.52
    15 5.86 44.26 14.46 26.16 2.75 2.44 4.06
    16 7.38 40.18 15.03 27.69 2.59 2.63 4.50
    平均值2 6.88 39.99 16.73 28.19 2.58 2.73 4.41
    注:平均值1为图 8中板状微晶1~5、11~13点位上的平均值;平均值2为图 8中胶状物6~10、14~116点位上的平均值
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    处理前绿松石样品中的孔隙是一端封闭的不贯穿的孔,类似于一端封闭的楔形孔、锥形孔(图 7a图 7b),与吸脱附曲线表征的孔隙形状符合;处理后的样品(图 7c图 7d)的孔隙形状未因充填而发生改变。因此,笔者认为,显微结构特征的明显差异可以作为无机充填处理绿松石与天然绿松石的有效判别依据之一。

    孔隙率是孔隙的体积与材料总体积的比率,为0到100%之间。材料孔隙率的大小直接反映了材料的密实程度。材料的孔隙率高,则表示密实程度小。通过计算,处理前天然绿松石样品的表面孔隙率0.000 005%~0.000 01 7%,经无机盐充填处理后绿松石样品的其表面的孔隙率为0.000 00 4%~0.000 0003%;对比处理前后绿松石样品的表面孔隙率结果(图 9)显示,处理前天然绿松石的表面孔隙率比经过无机盐充填处理后绿松石样品的高,这进一步说明结构疏松的绿松石样品在经过该方式填处理后孔隙被结合剂充填,从而达到了提高致密度的效果。

    图  9  处理前后绿松石样品的表面孔隙率
    Figure  9.  Surface porosity of turquoise samples before and after treatment

    本文基于气体吸附及扫描电子显微镜分析技术对天然绿松石及无机充填处理绿松石样品的孔隙特征进行了对比分析,发现它们在总孔隙特征、孔径分布曲线特征、孔隙充填及分布情况等方面存在明显差异,通过吸附-脱附曲线特征和微观形貌对孔隙的形貌特征进行了观察和分析。

    (1) 天然疏松绿松石经过无机充填处理后比表面积及孔容降低,说明处理后其总孔隙体积减小;各级孔径的孔容都有明显的减少,说明无机充填优化处理工艺确实有改善孔隙作用,并且主要针对孔径5 nm以上的孔。

    (2) 吸脱附曲线和扫描电子显微镜结果显示,处理前后绿松石样品中的孔隙都是一端封闭的不贯穿的楔形孔、锥形孔;孔隙、孔洞、裂缝被不完全充填,并且经过无机充填处理的绿松石样品的表面孔隙率明显的降低,说明降低孔隙度是充填处理工艺达到改善绿松石致密度,提高绿松石品质的最主要原因。

    (3) 天然绿松石样品中微晶体棱角分明,边界清晰,结晶程度高,自形程度好。经无机充填处理后绿松石中孔隙度尺度明显减小,微晶颗粒之间的排列较处理前更紧密,颗粒边界模糊浑圆化,并且可见明显的胶状物分布在绿松石的微晶之间,填补孔隙。扫描电子显微镜下处理前后绿松石的微观形貌特征差异可以作为无机充填处理与天然绿松石的重要判别依据之一。

  • 图  1   天然绿松石(a)与无机充填处理绿松石(b)

    Figure  1.   Natural turquoise sample (a) and inorganic binder filled turquoise sample (b)

    图  2   处理前后绿松石样品的孔径分布图

    Figure  2.   Pore size distribution of the turquoise samples before and after treatment

    图  3   吸附等温线标准图(a)及滞后回线标准图(b)[16]

    Figure  3.   Standard diagram of adsorption isotherm (a) and hysteresis loop (b)

    图  4   天然及充填处理绿松石样品的吸附-脱附曲线

    Figure  4.   Adsorption-desorption curve of natural and filled turquoise samples

    图  5   充填处理绿松石样品的吸附-脱附曲线

    Figure  5.   Adsorption-desorption curve of filled turquoise sample

    图  6   处理前后绿松石样品的表面孔隙特征: (a-b)天然绿松石;(c-d)充填处理后绿松石

    Figure  6.   Surface pore characteristics of turquoise samples before and after treatment: (a-b) natural turquoise; (c-d) filled turquoise

    图  7   处理前、后绿松石样品的微形貌特征:(a-b, e)天然绿松石;(c-d, f)充填处理绿松石

    Figure  7.   Micromorphology characteristics of turquoise samples before and after treatment: (a-b, e) natural turquoise; (c-d, f) filled turquoise

    图  8   处理前后绿松石样品的微形貌特征及其EDS能谱:(a-b)处理后绿松石的微形貌特征; (c)图8b中11、12、15、16点位上的EDS能谱

    Figure  8.   Micromorphological characteristics of turquoise sampes before and after treatment and their EDS energy spectra: (a-b) micromorphological characteristics of the filled turquoise; (c) EDS energy spectra of points 11, 12, 15 and 16 in Figure 8b in order

    图  9   处理前后绿松石样品的表面孔隙率

    Figure  9.   Surface porosity of turquoise samples before and after treatment

    表  1   天然与无机充填处理绿松石样品的总孔隙特征对比

    Table  1   Comparison of total pore characteristics of natural and inorganic filled turquoise samples

    样品 BET Surface Area
    (m2/g)
    Pore Volume
    (cm3/g)
    天然绿松石 7.14 0.03
    无机充填绿松石 2.23 0.01
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    表  2   处理后绿松石样品的扫描电子显微镜EDS能谱分析结果

    Table  2   Results of scanning electron microscope with EDS energy spectroscopic analysis of the filled turquoise samples wB/%

    编号 C O Al P K Fe Cu
    1 4.45 49.07 16.69 22.14 0.42 2.06 2.16
    2 6.05 46.22 17.31 22.23 0.37 2.10 5.72
    3 5.70 44.69 16.71 23.88 0.43 2.17 6.43
    4 4.70 45.56 17.42 23.40 0.34 2.20 6.39
    5 4.60 43.83 16.64 25.13 0.57 2.51 6.71
    11 3.78 47.77 14.82 22.09 1.81 1.83 4.71
    12 4.54 49.64 12.45 23.14 2.16 1.76 3.98
    13 3.84 47.87 14.09 22.86 1.75 1.59 4.35
    平均值1 4.71 46.83 15.77 23.11 0.98 2.03 5.06
    6 6.98 35.03 16.48 30.52 2.34 3.18 5.47
    7 6.82 40.43 15.10 27.97 2.54 2.82 4.33
    8 9.11 35.29 14.74 30.32 2.72 2.96 3.80
    9 6.52 40.27 15.21 28.33 2.47 2.68 4.52
    10 5.86 44.26 14.46 26.16 2.75 2.44 4.06
    14 6.52 40.27 28.33 28.33 2.47 2.68 4.52
    15 5.86 44.26 14.46 26.16 2.75 2.44 4.06
    16 7.38 40.18 15.03 27.69 2.59 2.63 4.50
    平均值2 6.88 39.99 16.73 28.19 2.58 2.73 4.41
    注:平均值1为图 8中板状微晶1~5、11~13点位上的平均值;平均值2为图 8中胶状物6~10、14~116点位上的平均值
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  • 收稿日期:  2022-11-07
  • 刊出日期:  2024-01-30

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