合成立方氧化锆

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紫水晶与 浅紫色、深紫色立方氧化锆
• 紫色合成立方氧化锆紫外荧光为惰性。深 紫色立方氧化锆在滤色镜下为红色；浅紫 色的不变色。深紫色立方氧化锆在橙、黄、 紫水晶含微量的Fe，经辐照产 绿区有吸收谷，解释了滤色镜下呈红色原 生空穴色心，主要在550nm处 因，在红、蓝、紫区透过；浅紫色立方氧 产生吸收。颜色分布不均，有 化锆在橙黄区有一组强的吸收线，在绿区 色带、色块、絮状颜色分布。 有一组较弱的吸收线，在红、蓝区分别有 一轴晶正光性，干涉图可能有 一组极弱的吸收线，这是典型的钕谱。 四叶螺旋桨状黑带。折射率为 1.544～1.553。多色性弱。
彩色乳锆
• 在900℃下，对含12mol％Y2O3 的透明氧化锆长时间热处理，长 时间退火后还可获得乳白色氧化 锆或彩色乳锆。加入Y2O3不足 也能产生浑浊。这是因为晶体内 部出现四方相、单斜相和立方相 共存，异相颗粒的存在使晶体失 透或出现混浊现象。乳锆可以用 于模仿天然玉石。
合成立方氧化锆性质
• 祖母绿色立方氧化锆在可见光波段的透过 祖母绿是 Cr 致色的翠绿色，具有丝绒 谱分析，在蓝光至黄光波段的透过率比较 质感。光型特征是一轴晶，负光型。折 高，在蓝紫波段和红黄波段都有比较强的 射率：1.577～1.583。主要呈现 Cr的吸 吸收。出现的特征吸收峰主要位于 409nm ， 收线，红区683nm、680nm强吸收线， 447nm,473nm,484nm,585nm,608nm,660 nm,714nm, 其中 447nm, 662nm、 646nm 弱吸收线；橙黄区 630nm～580nm间有部分吸收带；紫区 • 473nm,484nm,585nm,608nm 是Pr的特征 全吸收。密度为2.67～2.90g/cm3，远小 吸收峰，所以尽管是多元素共同致色但也 是以于合成立方氧化锆。 Pr为主的吸收。
彩色钻石与彩色合成立方氧化锆
• 蓝色钻石含B，空穴色心致色，有导电性。粉 色钻石是塑性变形引起晶格缺陷，还可改变钻 石中N的聚集速率和形式使其成色。绿色钻石 是辐射产生的晶格损伤致色。黑色钻石可能是 多晶集合体、大量黑色内含物（石墨）、裂隙 造成的。合成立方氧化锆的热导率进低于钻石， 用热导仪测试没有钻石反应。钻石密度 3.52g/cm3x进小于合成立方氧化锆。钻石面平 棱直，合成立方氧化锆棱角圆化可见磨痕。合 成立方氧化锆色散高于钻石。
粉红色碧玺与粉红色立方氧化锆
• 粉红色立方氧化锆内含物含定向排列的白色弯 2+致色，吸 粉红色碧玺为 Mn 曲状物，可能是沿某一晶面出溶的氧化锆。粉 收光谱在绿区有一宽的吸收 红色立方氧化锆表现出非均质性，弱的多色性， 带，有时可见 525nm窄带， 多色性为粉红色 -粉紫色。粉红色立方氧化锆 451nm和458nm的吸收线。长、 在紫外长波下有浅黄色荧光，短波下有弱的黄 短波紫外光照射下有弱红到 色荧光。在可见光区有数条吸收线，它们分别 紫色的荧光。多色性中到强。 在679nm,657nm,645nm,544nm, 内部多有气液包体和与晶体 • 520nm,489nm,485nm,461nm,451nm,443nm, 407nm处。长轴平行的裂纹。
• 摩氏硬度：8～9，密度：5.8～6.34g/cm3， 折射率2.12～2.19，色散0.055，亚金刚光 泽。光性：除粉红色立方氧化锆表现出非 均质性外，其余的均为均质性。
• 具有非常高的化学稳定性，耐酸、耐碱、 耐化学腐蚀性良好。一般内部干净，可能 有未完全融化的面包屑状的氧化锆粉末。
祖母绿与祖母绿色立方氧化锆
生长立方氧化锆晶体原理
• 1.冷坩埚熔壳法 • 放料：粉料ZrO2与稳定剂Y2O3按摩尔比 9∶1的比例混合均匀,加入相应的着色Байду номын сангаас。 • 引燃：金属锆片或石墨棒，高频线圈加热， 1200°C熔融氧化锆导电 • 熔体稳定30到60min • 降温结晶
工业合成立方氧化锆
• 水热法 • 以Zr4+和Y3+的氢氧化物为水热前驱体，氢 氧化钾和碳酸钾作矿化剂，采用水热法制 备氧化钇稳定氧化锆纳米粉末。水热法合 成的立方氧化锆晶体为纳米级，目前只能 用于工业用途，但是为今后的宝石学发展 提供了新的方向。
祖母绿色立方氧化锆
• 主要的掺杂元素(Pr、Co、Cr等)，另 外附加了一些微量发光离子(如La、Ti、 E r等)。考虑到不同离子高温挥发不同, 实验中在配料时特别对不同离子配比迚 行了调整,以期达到最佳效果。主要着 色剂含量1.22%Pr2O3，0.05%CoO, 0.02%Cr2O3，合成时稳定剂Y2O3含量 高，达到15mol%～20mol%。祖母绿 色氧化锆用于模仿天然祖母绿。
黄水晶与浅黄色立方氧化锆
• 浅黄色立方氧化锆在紫外长波下有弱的不均匀 的紫色、黄色荧光，在短波下有强的不均匀的 紫红色、黄色荧光。浅黄色立方氧化锆在蓝区 有3个极弱的吸收谷，分别在486,475,452nm 处。 • 黄水晶颜色与Fe2+占位有关，与紫晶一样分布 不均匀，可出现色带、色块、絮状分布，透明 度高。弱多色性。正交偏光下四明四暗，加上 锥光后有牛眼状干涉图。密度2.66g/cm3进小 于合成立方氧化锆。
• 彩色立方氧化锆颜色丰富,光泽耀 眼,是目前珠宝首饰市场用得最多 的人造宝石。大大丰富了人们的审 美情趣，具有广阔的市场前景。对 彩色立方氧化锆的宝石学性质与其 成分关系的研究,为合成色彩丰富 的宝石级立方氧化锆提供了更多的 资料，也为其仿制其他种类天然宝 石创造了基础。冷坩埚熔壳法在合 成立方氧化锆上取得了巨大成功， 也为彩色宝石合成开拓了新思路。
离子着色是主要的宝石着色手段，常用的着色离子是过渡金 属离子(如Cr、Fe、Co、Cu等)和稀土金属离子(如Ce、Pr、 Nd、Ho等)。它们内部不饱和电子层中的价电子,在不同能级 间跃迁,由此引起对可见光的选择性吸收而导致着色。
黑色立方氧化锆
• 采用还原气氛或真空对无色氧 化锆迚行高温退火，可制得深 黑色的锆石。原理是ZrO2中的 氧丢失，造成大量的晶体缺陷， 对可见光全部吸收而呈黑色。