Experiment and Other Modeling

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实验类文章

On the local structure of B ions in borosilicate glasses
4配位的B是如何存在于硼硅酸盐玻璃中的,其电子结构是怎样的,
模拟一下B2O3–SiO2二元体系玻璃,观测其是否只存在3配位结构

1976年荷兰的J.M. Stevels团队000通过拉曼散射研究硼硅酸盐玻璃的结构,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。

1994年英国布里斯托尔大学地质系的Jon Blundy & Bernard Wood 000,建立了一种从弹性模量预测晶体-熔体分配系数的新模型,论文发表在Nature期刊上。

2000年捷克的L Koudelka团队000基于拉曼和红外 (IR) 光谱研究了ZnO–B2O3–P2O5硼磷酸盐玻璃体系,论文发表在Materials Letters期刊上,该论文前言部分综述了大量硼磷酸盐共存体系的文献,对于B和P共存体系结构的研究具有较大参考意义。
2000年德国的R. Martens团队000基于核磁共振研究了各种成分的硼硅酸盐玻璃中的结构基团及其混合,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids。论文的文献综述部分提到,如果碱浓度低,则碱金属硼硅酸盐玻璃的行为类似于被二氧化硅稀释的碱金属硼酸盐玻璃。BO3/2和 BO4/2单元存在并且碱金属氧化物的每个分子单元被认为将两个硼原子从三配位转化为四配位。 二元B2O3–SiO2玻璃中仅包含三配位硼;论文中还提到,BO3/2和BO4/2单元的相对数量以及形成四配位硼或非桥连氧原子所消耗的钠分数只能通过实验确定,尚未建模。
2000年韩国的Yong Gyu Choi团队000进行了钠钙硅酸盐和铝酸钙玻璃中铬掺杂剂的氧化态和局部配位的研究,论文以题为“Oxidation state and local coordination of chromium dopant in soda-lime-silicate and calcium-aluminate glasses”发表在Chemical Physics Letters期刊上。
2000年法国的L. Cormier等人000广角X射线散射和分子动力学计算研究了硼硅酸盐玻璃中电荷补偿的竞争,论文发表在PHYSICAL REVIEW B期刊上。

2001年西班牙的V. Lavin团队000进行了氧氟玻璃中Eu3+离子的局部结构研究,并与氟化物和氧化物玻璃进行了对比。
2001年美国斯坦福大学的Sung Keun Lee团队002基于量子化学计算和17O 和11B NMR研究硼硅酸盐玻璃的拓扑无序和反应性,[4]Si-O-[3]B ([4]Si-O-[4]Si, [4]Si-O-[3]B,和[3]B−O−[3]B) 的稳定性是根据桥接氧簇之间的相对能量差异来评估的,在B3LYP/6-311+G(2d,p)//HF/3-21G 和 B3LYP/6-311+G(2d,p) 理论水平计算,论文发表在JPCB上。论文题目为:Topological Disorder and Reactivity of Borosilicate Glasses: Quantum Chemical Calculations and 17O and 11B NMR Study

2003年美国斯坦福大学的Jonathan F. Stebbins团队000基于三量子魔角自旋(3QMAS)11B 和17O NMR进行了硼硅酸钠玻璃中硅-硼混合性质的研究,论文发表在JPCB上。
2003年美国斯坦福大学的Jonathan F. Stebbins团队000基于高分辨率11 B 和17 O NMR进行了混合碱硼硅酸盐玻璃中的位点偏好和 Si/B 混合研究,论文发表在Chemistry of Materials期刊上。
2003年法国的Odile Majérus等人000进行了碱金属硼酸盐玻璃和熔体中温度引起的硼配位变化的研究,论文发表在PHYSICAL REVIEW B期刊上。
2003年加州理工学院William A. Goddard III团队000发表论文:从分子动力学计算液体热力学性质的两相模型:Lennard-Jones 流体相图的验证,论文发表在JCP期刊上。

2006年葡萄牙的S. Agathopoulos团队000进行了添加B2O3、Na2O、CaF2和P2O5的CaO-MgO-SiO2系玻璃的结构分析和析晶研究,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。
2006年葡萄牙的J.M.F. Ferreira团队000发现在含有B2O3、Na2O、CaF2和P2O5添加剂的 CaO-MgO-SiO2系统玻璃上形成羟基磷灰石,论文发表在Biomaterials期刊上。
2006年美国华盛顿卡内基研究所地球物理实验室的Bjorn O.Mysen000研究了铁和硅酸盐熔体结构的氧化还原平衡:对橄榄石/熔体元素分配的影响,论文发表在Geochimica et Cosmochimica Acta期刊上。

2008年武汉理工大学的Junpeng Wan团队000进行了硼硅玻璃B和Al配位状态的红外光谱研究,论文发表在Journal of Wuhan University of Technology-Mater. Sci. Ed.期刊上。
2008年西班牙的Miguel Ángel González团队000基于分子动力学模拟研究了阳离子在碱金属硼酸盐玻璃结构改性中作用,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。
2008年法国的M. Lenoir等人000研究了Si、B 取代和网络改性阳离子的性质对硼硅酸盐玻璃和熔体的性质和结构的影响,论文发表在Chemical Geology期刊上。

2009年法国的D. Manara团队000提出了“硼硅酸盐玻璃和熔体的结构:Yun、Bray 和 Dell 模型的修订版”,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。
2009年美国斯坦福大学的Jingshi Wu团队000基于高分辨率11B、27Al 和23Na MAS NMR研究了阳离子场强对铝硼硅酸盐玻璃结构的影响,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。

2010年韩国釜山国立大学的Bong-Ki Ryu团队000基于拉曼光谱和红外光谱研究了硼磷酸盐玻璃的结构与性能,论文发表在Electronic Materials Letters期刊上。
2010年印度的K. Marimuthu团队000进行了Sm3+掺杂硼酸钠和氟硼酸钠玻璃的组成依赖结构和光学特性研究,论文发表在Journal of Luminescence。论文中指出硼酸盐玻璃的一个有趣特性是当引入碱金属或碱土金属阳离子时,其结构特性会发生变化。硼酸盐玻璃的结构不是BO3三角形和BO4四面体的随机分布,而是这些单元的集合,形成明确且稳定的硼酸盐基团,如二硼酸盐、三硼酸盐、四硼酸盐等,构成随机三维网络。
2010年美国斯坦福大学的Jingshi Wu团队000研究了淬火速率和温度对铝硼硅酸盐熔体中硼配位的影响,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。
2010年美国伊利诺伊大学地质系C. C. Lundstrom000进行了通过热扩散在硅酸盐熔体中进行同位素分馏的研究,论文发表在Nature上。

2011年武汉理工大学的Mitang Wang团队000进行了掺杂稀土的钠钙硅酸盐玻璃的拉曼光谱研究,论文发表在Physica B: Condensed Matter期刊上。

2012年日本Kazuki Morita团队000通过魔角旋转核磁共振(MAS-NMR)研究了熔融 CaO-SiO2-PO2.5 渣体系中P和Si的局部结构。

2013年法国的L. Cormier团队004基于中子衍射结合反蒙特卡罗(RMC)模拟研究了硼硅酸盐玻璃与熔体之间硼配位变化的机制,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。
2013年美国斯坦福大学的Jonathan F. Stebbins团队000发表论文:氧化物玻璃和熔体中网络阳离子配位与非桥接氧丰度之间的相互作用:核磁共振光谱的见解,论文发表在Chemical Geology期刊上。
2013年英国牛津大学的Ekaterina S. Kiseeva团队000提出了具有地球化学应用的硫化物和硅酸盐液体之间亲硫元素分配的简单模型,论文发表在Earth and Planetary Science Letters期刊上。

2014年山东大学的C.Z. Chen团队000通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜结合能量色散光谱(SEM-EDS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了添加氟化物对 Na2O-CaO-SiO2-P2O5 微晶玻璃生物学和力学性能的影响,论文发表在Materials Science and Engineering: C期刊上。
2014年罗马尼亚的R. Stefan团队000进行了热处理下 B2O3-Li2O-P2O5 体系结构单元的突出显示研究,论文发表在Materials Chemistry and Physics期刊上。
2014年北爱尔兰的Mathieu Hubert团队000研究了二价铬 Cr(II) 在钠钙硅酸盐玻璃中的稳定性,以题为“Stabilization of divalent chromium Cr(II) in soda–lime–silicate glasses”发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上,该论文题目具有一定启发性,与2021中南大学发表的“Stabilization mechanism of arsenic-sulfide slag by density functional theory calculation of arsenic-sulfide clusters”不谋而合。
2014年北爱尔兰的Mathieu Hubert团队000发表综述:“On the Structural Role of Boron in Borosilicate Glasses”。论文中提到在没有添加碱金属氧化物的硼酸盐-硅酸盐玻璃中,没有观察到硼酸盐和硅酸盐网络的结合,因此这两个网络是完全分离的。当加入碱金属氧化物时,可以观察到这种组合。硼的配位可以是三重和/或四重(硼形态),硼掺入玻璃网络的方式取决于玻璃的组成和熔化条件。本文综述了硼硅酸盐玻璃中硼的结构特征,描述了不同的含硼单元和用于识别它们的光谱技术,详细介绍了玻璃成分(尤其是碱含量)对玻璃网络中硼结构的影响,并介绍了为描述硼硅酸盐玻璃结构而开发的不同模型,讨论了硼硅酸盐玻璃的结构-性能关系。最后,回顾了为从结构预测硼硅酸盐玻璃的最终性能而开发的不同模型。
2014年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000通过31 P 固态核磁共振和分子动力学模拟评估生物活性磷硅酸盐玻璃中的磷酸盐分布,论文发表在JPCB上。
2014年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000提出了走向具有最佳结构特征的生物活性玻璃的合理设计:固态 NMR 和 MD 模拟揭示的成分-结构相关性,论文发表在JPCB上。
2014年斯坦福大学的Jingshi Wu团队000研究了阳离子场强对二元硼酸盐玻璃中硼配位的影响,论文发表在JACE上。
2014年美国加州大学的Sabyasachi Sen团队000使用原位高压B-11固态核磁共振光谱结合从头计算研究了硼硅酸盐玻璃在环境温度下压力诱导BO3→BO4转变的过渡态性质,论文发表在Science期刊上。
2014年韩国的Dong Joon Min团队000基于实验在1773K时评估了硼在熔渣中的溶解行为,以建立从硅精炼中去除硼的机制。论文发表在Energy(8.857)期刊上,题目为The mechanism of boron removal in the CaO–SiO2–Al2O3 slag system for SoG-Si。

2015年北京大学的Zuotai Zhang(张作泰)团队005使用FTIR、拉曼和NMR光谱分析B和Si在CaO-SiO2-B2O3玻璃中的结构作用,论文发表在MMTB上。论文中提出,硼硅酸盐玻璃中有一个重要的效应,称为BO4基团回避,BO4四面体显示出强烈偏好与附近的Si原子连接,形成较少的B-B键,与实验观测值也一致。BO3三角和BO4四面体之间存在平衡反应。
2015年埃及的Sherief M. Abo- Naf团队000进行了Na2O–CaO–B2O3–P2O5玻璃的体外生物活性评价、机械性能和微观结构表征的研究,论文发表在Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy期刊上。
2015年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000基于异核固态核磁共振和分子动力学模拟揭示了生物活性磷硅酸盐玻璃中硅酸盐和磷酸盐基团周围的 Na/Ca 混合,论文发表在JPCB上。
2015年瑞士苏黎世联邦理工学院Matteo Salvalaglio团队000使用增强采样分子动力学模拟在原子尺度上研究尿素的成核。论文发表在Chemical Engineering Science期刊上。
2015年日本东京大学的Yasushi Shibuta等人000图形处理单元 (GPU) 上得到百万原子分子动力学模拟中的均匀成核和微观结构演化,论文发表在Scientific Reports期刊上。

2016年印度的G.Sahaya Baskaran团队000研究了ZrO2对B2O3-SiO2-P2O5-Na2O-CaO玻璃体系生物活性的影响,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。
2016年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000通过固态17 O NMR、分子动力学模拟和 DFT 计算进行稀土(RE = La、Lu、Sc、Y)阳离子对铝硅酸盐玻璃氧环境影响的研究,论文发表在JPCC上。
2016年日本新潟大学的 Norikazu Ohtori团队000基于CPMD软件包进行了基于 DFT 的铝硅酸钠玻璃和熔体的非球面离子模型研究,论文发表在JPCC期刊上。

2017年南方科技大学的张作泰团队000基于使用Buckingham势的分子模拟结合X射线光电子能谱和拉曼光谱技术进行了CaO-SiO2-P2O5三元玻璃中磷的结构研究,论文发表在MMTB上。
2017年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000基于高级固态NMR实验和MD模拟揭示含磷硼硅酸盐玻璃的中程结构组织:B/Si 取代的后果,论文发表在JPCB期刊上。
2017年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000基于45Sc/89Y NMR 光谱和 DFT 计算揭示了铝硅酸盐玻璃中的钪和钇环境:什么结构因素决定了化学位移?,论文发表在JPCC期刊上。
2017年中国科学院大学地球科学学院计算地球动力学实验室Tao Sun团队000发表论文:计算液体熵的两相热力学模型重新分析,两相热力学模型可以从分子动力学中有效地确定液体的离子熵,该篇论文非常重要,注意阅读。论文发表在The Journal of Chemical Physics期刊上。
2017年法国南特大学Yann Morizet团队000研究了硅酸盐熔体中粘度变化和CO2诱导聚合的协调,即CO2在硅酸盐熔体中的反应,论文发表在Chemical Geology期刊上。

2018年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队000从双量子 11B 核磁共振光谱法获得的硼硅酸盐玻璃中丰富的 BO4-BO4 基序的直接实验证据,论文发表在JPCL期刊上。

2019年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队003通过固态NMR和MD模拟揭示钠在硼硅酸盐、磷硅酸盐和硼磷硅酸盐玻璃中的结构作用,论文发表在JPCC上。论文中作者提出Na的空间分布和B[3]–Na和B[4]–Na接触的相对偏好主要取决于玻璃网络中非桥接氧(NBO)阴离子的数量,从而取决于改性剂(Na +和Ca2+)浓度。这篇论文比较重要,要认真阅读。论文题目为:Structural Role of Sodium in Borosilicate, Phosphosilicate, and Borophosphosilicate Glasses Unveiled by Solid-State NMR and MD Simulations

2020年匈牙利的M. Fábián团队000基于中子衍射等实验和反向蒙特卡罗模拟研究了生物活性(SiO2–CaO–Na2O–P2O5)玻璃的网络结构和热性能,论文发表在Journal of Materials Science期刊上。
2020年美国新泽西州大学的Ashutosh Goel团队000提出了硼硅酸盐基生物活性玻璃结构设计的结合实验和计算方法,论文发表在JPCC期刊上。
2020年韩国首尔国立大学的Sung Keun Lee团队000基于17O、11B和27Al固态NMR的研究了具有不同硼含量的铝硼硅酸钠玻璃熔体中的网络聚合和阳离子配位环境,论文发表在Geochimica et Cosmochimica Acta期刊上。

2021年韩国首尔国立大学的Sung Keun Lee团队000基于高分辨率11B、27Al和17O固态NMR研究了组成对 硼酸钠和铝硼硅酸盐玻璃 中四极核素结构演变和核磁共振参数的影响,该论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。论文中研究了成分对结构的影响(特别是硼物种的拓扑演化及其空间接近性),发现碱含量低的硼酸钠玻璃中存在两种不同的[4]B结构,该论文的参考文献中引用了大量的硼硅酸盐玻璃相关文献,值得整理阅读。
2021年太平洋西北国家实验室的John D. Vienna团队000提出使用分析模型和机器学习预测多组分硼酸盐和硼硅酸盐玻璃中的硼配位,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。

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关于Si熔体的结构数据

1975年日本东北大学的Y. Waseda & K. Suzuki团队000 通过实验xrd衍射测出硅熔体的键长为2.5Å。论文以题为Structure of molten silicon and germanium by X-ray diffraction发表在Zeitschrift für Physik B Condensed Matter期刊上。

1996年德国的Michele Parrinello等人000采用基于有限温度密度泛函理论的从头分子动力学方法模拟晶体硅的激光加热。发现高浓度的激发电子会显着削弱共价键。结果,系统经历熔化转变为金属状态。与普通液态硅相比,这种新型液态硅的特点是配位数高,共价键效应减弱。论文发表在PHYSICAL REVIEW LETTERS期刊上。

2018年英国卢瑟福阿普尔顿实验室的Albert P. Bartók等人000采用机器学习研究了硅熔体原子间的相互作用势,论文以题为Machine Learning a General-Purpose Interatomic Potential for Silicon发表在PHYSICAL REVIEW X期刊上。论文中对比了DFT, Tersoff,SW,ReaxFF等多种手段得到的Si原子最近邻键长。其参考文献众多,注意查阅。




关于元素在渣金两相间的平衡分配实验

2009年东京大学的Kazuki Morita团队000研究了B在Si和CaO–SiO2渣两相间的分配,论文发表在ISIJ期刊上。
2009年东京大学的Kazuki Morita团队000研究了B在Si和CaO–SiO2–CaF2渣两相间的分配,论文发表在ISIJ期刊上。

2011年厦门大学的罗学涛团队000研究了用CaO-SiO2-CaF2渣精炼除B,论文发表在Transactions of Nonferrous Metals Society of China期刊上。

2012年昆明理工大学的马文会团队000研究了B在硅和CaO–SiO2–Li2O,CaO–SiO2–LiF两种渣系间的分配,研究了不同的渣金比和精炼时间对于B去除的影响,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。

2012年加拿大多伦多大学Mansoor Barati000团队发表综述,对比了B在众多渣系中的分配比,论文发表在JOM期刊上。

2014年厦门大学的罗学涛团队000研究了用Na2O-SiO2进行精炼除B,论文发表在Industrial & Engineering Chemistry Research期刊上。

2014年昆明理工大学的伍继君000研究了B在硅和CaO–SiO2 渣两相间的分配,渣金比为1:1,分配比随着碱度先增后减。论文发表在Transactions of Nonferrous Metals Society of China。
2014年韩国延世大学的Dong Joon Min团队000研究了CaO–SiO2–Al2O3渣精炼除B的机理,论文发表在Energy期刊上。

2019年北科大Kuo-Chih Chou团队000研究了将CaF2, BaO或稀土氧化物 (La2O3 and CeO2)加入到CaO-SiO2渣中精炼出B的效果,论文发表在Metallurgiacl research and technology期刊上。

B相关模拟计算与实验文献

2001年美国斯坦福大学的Sung Keun Lee团队002基于量子化学计算和17O 和11B NMR研究硼硅酸盐玻璃的拓扑无序和反应性,[4]Si-O-[3]B ([4]Si-O-[4]Si, [4]Si-O-[3]B,和[3]B−O−[3]B) 的稳定性是根据桥接氧簇之间的相对能量差异来评估的,在B3LYP/6-311+G(2d,p)//HF/3-21G 和 B3LYP/6-311+G(2d,p) 理论水平计算,论文发表在JPCB上。论文题目为:Topological Disorder and Reactivity of Borosilicate Glasses: Quantum Chemical Calculations and 17O and 11B NMR Study

2006年首尔国立大学Sung Keun Lee团队000基于O-17 NMR 结果和量子化学分子轨道计算研究了硅酸钙和铝硅酸盐玻璃中的无序和聚合程度,基于Gaussian98,HF,B3LYP,6-311G(2d,p),研究了CaAl2Si1O2(OH)8团簇。

2008年西班牙的Miguel Ángel González团队000基于分子动力学模拟研究了阳离子在碱金属硼酸盐玻璃结构改性中作用,论文发表在Journal of Non-Crystalline Solids期刊上。

2019年瑞典斯德哥尔摩大学的Mattias Edén团队003通过固态NMR和MD模拟揭示钠在硼硅酸盐、磷硅酸盐和硼磷硅酸盐玻璃中的结构作用,论文发表在JPCC上。论文中作者提出Na的空间分布和B[3]–Na和B[4]–Na接触的相对偏好主要取决于玻璃网络中非桥接氧(NBO)阴离子的数量,从而取决于改性剂(Na +和Ca2+)浓度。这篇论文比较重要,要认真阅读。论文题目为:Structural Role of Sodium in Borosilicate, Phosphosilicate, and Borophosphosilicate Glasses Unveiled by Solid-State NMR and MD Simulations

2021年浙江大学的Haiming Gong000基于从头算分子动力学模拟研究了SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O硼铝硅酸盐玻璃体系的结构性质和电子性质。