[發(fā)明專利]一種納米金屬鐵獲得及包裹的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610971452.3
• 申請(qǐng)日: 2016-10-27
• 公開（公告）號(hào): CN107052330B
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莫冰;吳焱學(xué);李雄耀;王世杰;常睿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院地球化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): B22F1/02
• 分類號(hào): B22F1/02;B82Y40/00;B22F9/04;C23C14/34
• 代理公司: 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 夏艷

本發(fā)明公開了一種納米金屬鐵獲得及其包裹的方法，該方法是一種實(shí)驗(yàn)室模擬制備月壤中納米金屬鐵的方法，通過(guò)轟擊鐵靶得到納米鐵，轟擊玄武巖靶得到包裹納米鐵的絮狀物；激光轟擊沉積后的鐵小球主要是以零價(jià)鐵形式存在，并且為多晶體；通過(guò)調(diào)節(jié)脈沖激光轟擊頻率與轟擊時(shí)間等參數(shù)控制納米鐵的大小與含量，可批量模擬月壤的納米鐵包裹結(jié)構(gòu)，用于模擬更真實(shí)的月壤月塵樣品。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地球化學(xué)領(lǐng)域，特別是涉及一種模擬月壤中納米金屬鐵獲得及包裹的方法。

背景技術(shù)

月球與地球不同，沒(méi)有大氣和磁場(chǎng)的保護(hù)，長(zhǎng)期遭受太空風(fēng)化作用。納米金屬鐵(npFe⁰)被發(fā)現(xiàn)以圓形小球狀廣泛存在于月壤的膠結(jié)質(zhì)玻璃相中以及月壤顆粒的表面非晶質(zhì)環(huán)帶里，它的形成被認(rèn)為與太空風(fēng)化有關(guān)。通過(guò)對(duì)阿波羅月球樣品研究，納米金屬鐵是改變?cè)虑虮砻娣瓷涔庾V最主要的因素。

通過(guò)對(duì)納米金屬鐵的實(shí)驗(yàn)?zāi)M研究，可以為其成因解釋以及為月球與無(wú)大氣天體遙感數(shù)據(jù)的解譯提供有力的理論依據(jù)，同時(shí)可以為模擬月塵月壤系列標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中加入納米金屬鐵提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

目前，國(guó)內(nèi)外為模擬月壤中的納米金屬鐵已展開了系列實(shí)驗(yàn)，其中為模擬(微)隕石轟擊熔融還原作用，將橄欖石、輝石、斜長(zhǎng)石和玄武巖玻璃在氫氣氣氛中加熱到1100℃，并迅速冷卻，這種方法得到了亞微米甚至幾個(gè)微米的金屬鐵，但大大超出了月壤中納米金屬鐵的粒徑范圍；利用脈沖激光輻射橄欖石和輝石模擬模擬(微)隕石轟擊蒸發(fā)沉積作用，觀察到橄欖石顆粒表面非晶化并且包裹納米金屬鐵，但是輝石中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)此結(jié)構(gòu)，并且納米金屬鐵含量低，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可重復(fù)性較差；同樣利用脈沖激光輻射含鐵量低的斜長(zhǎng)石，也觀察到不同形狀熔融體；模擬太陽(yáng)風(fēng)粒子濺射沉積作用，主要用離子注入機(jī)將高能的H、He離子注入橄欖石和輝石，離子注入后樣品表面出現(xiàn)了非晶質(zhì)薄層以及氣泡結(jié)構(gòu)，但并沒(méi)有觀察到納米金屬鐵。還有一些非成因模擬方法，如化學(xué)合成溶膠凝膠法、微波熔融法、磁控濺射法以及兩步熱處理法等，但是這些方法都不能批量模擬得到接近真實(shí)月壤圓形小球狀的納米鐵。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種模擬月壤中納米金屬鐵獲得及包裹的方法。

一種納米金屬鐵獲得及包裹的方法，包括以下步驟：

A、將鐵靶、玄武巖靶和基底放入石英玻璃充填氮?dú)獗Ｗo(hù)瓶中，先用脈沖激光轟擊玄武巖靶材，轟擊次數(shù)為5500-6500次；

B、靜置8-15分鐘，待轟擊出的熔融體或等離子體沉積于基底上，改用鐵靶轟擊3400-3700次；

C、再靜置8-15分鐘，改用玄武巖靶激光轟擊5500-6500次，靜置8-15分鐘，讓激光轟擊出的鐵包裹于玄武巖中，即可。

優(yōu)選的，玄武巖靶材的轟擊次數(shù)為6000次，鐵靶的轟擊次數(shù)為3600次。

優(yōu)選的，所述的每次轟擊后的靜置時(shí)間為10分鐘。

優(yōu)選的，所述的脈沖激光轟擊設(shè)備為Continuum型號(hào)Surelite I-10激光器。

優(yōu)選的，所述的轟擊參數(shù)為：激光波長(zhǎng)532nm，能量200mJ，脈沖寬度4-6ns，聚焦束斑0.5mm，轟擊頻率分別為玄武巖靶10Hz、鐵靶2Hz，靶材傾斜45°，靶材與基底距離2.5cm。

對(duì)激光轟擊樣品進(jìn)行形貌觀察，發(fā)現(xiàn)鐵靶和玄武巖靶轟擊出的熔融體或等離子體沉積產(chǎn)物形態(tài)為絮狀和圓形小球狀。沉積后的形態(tài)主要與轟擊頻率有關(guān)，轟擊頻率越小，越傾向于形成較大的圓形球；轟擊頻率越大，則會(huì)形成較多絮狀物。通過(guò)控制轟擊頻率可以控制形成圓球的大小，以及是否形成絮狀物。為了使鐵以納米圓形小球狀包裹于玄武巖絮狀物中，轟擊鐵靶與玄武巖靶采用不同的頻率，其中鐵靶轟擊頻率為2Hz，形成納米級(jí)別圓形小球，而玄武巖靶轟擊頻率為10Hz，主要形成絮狀物。同時(shí)實(shí)驗(yàn)時(shí)采用玄武巖靶-鐵靶-玄武巖靶順序轟擊。

本發(fā)明的有益之處在于：