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作者：提学超;李伟民;
单位：四川航天职业技术学院飞行器制造学院;西南科技大学国防科技学院;
摘要：为研究钙钛锆石对放射性元素Am~(3+)的稳定固化作用，以Nd~(3+)为Am~(3+)的模拟元素，系统研究了高温固相法制备Ca_(1-x)Nd_xZrTi_2O_(7+x/2)时，Nd~(3+)异价取代钙钛锆石晶格中Ca~(2+)位（0≤x≤1.0）所导致的相态演变行为。合成Ca_(1-x )Nd_xZrTi_2O_(7+x/2)的XRD、Raman、BSE和EDS测试结果表明：钙钛锆石（Zirconolite）晶格对Nd~(3+)离子的固溶量可达70%(x=0.7），可有效实现对Am~(3+)模拟元素Nd~(3+)离子的固化。但随着Nd~(3+)掺杂量（x≤0.3）增加，Zirconolite-2M晶格中O~(2-)和Nd~(3+)的无序化程度逐渐增加、（Ca/Nd)-O键长逐渐变小，直至（x=0.4）引起Zr~(4+)、Ti~(4+)附近的O~(2-)配位数发生改变（ZrO_7→ZrO_8、TiO_5→TiO_6),Zirconolite-2M晶格结构开始向Zirconolite-4M转变。x=0.5时，陶瓷体完全转变为Zirconolite-4M晶格且O~(2-)和Nd~(3+)有序度重新变高、Ti—O键长增加；直至x=0.6、x=0.7时，陶瓷体仍为单一Zirconolite-4M结构，但晶格中O~2-和Nd~(3+)的有序度又逐渐降低，以至于在x=0.7陶瓷体亚晶格中微量Ca~(2+)、Zr~(4+)、Nd~(3+)离子占位转变为烧绿石（Pyrochlore）结构。而在0.8≤x≤0.9范围内，Zirconolite-4M结构完全消失，陶瓷体为多相共存状态（Pyrochlore、ZrTiO_4和Nd_2(TiZr)_4O_(11)物相）。Nd~(3+)完全取代Ca~(2+)位（x=1.0）时，陶瓷体变为单一Nd_2(TiZr)_4O_(11)固溶体相。陶瓷体晶粒的BSE和EDS分析证实了这种相变规律。
关键词：Nd~(3+)-掺杂;;钙钛锆石-2M;;相关系;;有序-无序
基金资助：国家863“高放废液分离、处理工艺及关键设备技术研究资助项目”（2009AA050703）
