桂林雞血玉的激光拉曼光譜研究

文長春

(藥用資源化學與藥物分子工程教育部重點實驗室,廣西師范大學化學與藥學學院,桂林541004)

桂林雞血玉的激光拉曼光譜研究

文長春

(藥用資源化學與藥物分子工程教育部重點實驗室,廣西師范大學化學與藥學學院,桂林541004)

桂林雞血玉是繼昌化雞血石和巴林雞血石之后發(fā)現(xiàn)的又一雞血石品種。按照雞血石的主要組成分別對桂林雞血玉中的“血”區(qū)和“地”區(qū)進行激光拉曼分析,結果表明:桂林雞血玉所含礦物成分以赤鐵礦和石英為主,赤鐵礦晶體的結晶形態(tài)的不同導致桂林雞血玉呈現(xiàn)不同的顏色,“血”區(qū)主要是由于點塵狀赤鐵礦分布于石英中呈現(xiàn)紅色;而“地”區(qū)的黑色則是由于鱗片狀赤鐵礦呈色,其主要成分為石英和鱗片狀赤鐵礦。

桂林雞血玉;拉曼光譜;赤鐵礦;石英

1 引言

雞血石是中國的特產(chǎn)玉石品種,主要由地開石、高嶺石和辰砂礦物組成,具塊狀構造和角礫斑雜構造、鱗片變晶結構;因玉石中辰砂如雞血般殷紅艷麗,故謂之為雞血石[1]。桂林雞血玉擁有殷紅鮮艷、形態(tài)各異的“血”塊這一顯著特征。其母巖主要集中于廣西桂林市龍勝縣三門鎮(zhèn)一帶。桂林雞血玉由“血”和“地”兩部分組成。“血”呈現(xiàn)鮮紅、大紅、暗紅;血色鮮紅、濃烈、血色持久,抗風化不易褪色,外觀品質方面堪比昌化雞血石和巴林雞血石?！暗亍眲t為黑、灰黑,局部呈鋼灰。桂林雞血玉材料完全符合玉石的三大標準:美觀、稀少、耐久,是繼八步的黃蠟玉之后,又一種品質獨特的廣西玉石新品。現(xiàn)今這種玉石材料已被開發(fā)加工成首飾、雕像、印章石等產(chǎn)品并推向市場,成為一種新的、具有桂林地方特色的玉石產(chǎn)品[2]。

顯微激光拉曼光譜作為一項新興的微區(qū)分析技術是20世紀70年代滲人地學領域的,其在微區(qū)分析上所顯示的高精度、原位、無損和快速的特點,使之逐漸成為地球科學基礎研究中的一項重要分析手段[3]。拉曼光譜被廣泛應用于化學、物理學、生物學等各個領域[4-7],在定性分析和測定分子結構等方面具有重要作用。本文就是利用顯微激光拉曼光譜對桂林雞血玉進行拉曼分析,建立該種玉石產(chǎn)品的拉曼特征光譜。

2 實驗部分

2.1 樣品采集

本次實驗的樣品均由桂林雞血玉協(xié)會提供,選用3塊采集于不同采樣點的天然桂林雞血玉用于拉曼測試。

2.2 實驗儀器及測定條件

英國Renishaw公司生產(chǎn)的in Via型顯微激光拉曼光譜儀。用波長為514.15 nm的氬離子激光器作為激發(fā)源。激光發(fā)射功率為22m W,狹縫為60μm, 50倍物鏡,掃描時間為10s,累計次數(shù)為2次,拉曼譜的連續(xù)掃描范圍為Raman Shift 200～2 000 cm-1。

2.3 拉曼光譜測試

首先對采集的樣品進行破碎,取大小適宜的樣品置于載玻片上,將載玻片固定于樣品臺上,測試前在白光下仔細觀察樣品外觀,并采集樣品測試區(qū)域的圖像,按照上述參數(shù)設定測試條件進行測試,每次測試結束都打開白光模式仔細檢查樣品是否因激光照射發(fā)生變化。在空氣中分別對三種樣品選擇不同部位進行6次左右的拉曼測試。

3 結果與討論

3.1 同一樣品激光拉曼光譜

利用514激光器分別測定桂林雞血玉的拉曼光譜圖,由于桂林雞血玉的成分不是單一的一種化合物,因此測得的拉曼光譜也出現(xiàn)了不同的譜圖。通過對采集的三個樣品進行多點拉曼測試,主要得到兩種拉曼光譜圖,如圖1所示,譜線a和b的拉曼光譜有明顯區(qū)別,a在297、410、463、497、610、1318 cm-1附近有明顯的拉曼峰,b在358、463、808、1080 cm-1附近有明顯的拉曼峰。

圖1 同一樣品的兩種拉曼光譜Fig.1 Two kinds of Raman spectra for the same sample

譜線a位于297、410、497、610cm-1處的四個峰根據(jù)文獻報道被指認為α-Fe2O3的特征峰,α-Fe2O3是赤鐵礦的主要成分,屬于D晶體空間群,該晶體空間群有7個拉曼模,包含2個A1g和5個Eg的拉曼振動模,它們分別位于225、247、293、299、412、498和613cm-1處[8,9],而位于1318 cm-1處的拉曼峰則為赤鐵礦的二磁振子散射特征峰。但由于桂林雞血玉不是純的α-Fe2O3所以只出現(xiàn)了最強的297、410、497、610和1318 cm-1五個特征峰。

譜線b位于463 cm-1處有明顯的拉曼峰,常溫常壓下在石英的拉曼譜圖上可以觀察到的峰在266、357、404、465和1159cm-1附近[10],在這五個拉曼峰中,石英的Si-O振動模在463～465 cm-1范圍內變化,因此峰的強度最大,并且在譜線a中463 cm-1處也出現(xiàn)明顯的拉曼峰。

3.2 不同樣品激光拉曼光譜

圖2 不同地方采集的樣品的拉曼光譜Fig.2 Raman spectra of the samples collected at different locations

實驗分別對三種不同地方采集的桂林雞血玉樣品進行激光拉曼測試,如圖2所示,分別對比了三種樣品的拉曼光譜,通過對比發(fā)現(xiàn),不同地方采集的樣品的拉曼光譜的峰位有時稍有差異,但這些差異變化都不大。

4 結論

通過對桂林雞血玉的拉曼光譜進行分析,桂林雞血玉主要成分為赤鐵礦和石英,而赤鐵礦由于其晶體的結晶形態(tài)的不同導致桂林雞血玉呈現(xiàn)不同的顏色,“血”區(qū)主要是由于點狀赤鐵礦分布于石英中呈現(xiàn)紅色。而“地”的黑色則是由于鱗片狀赤鐵礦呈色,其主要成分為石英和鱗片狀赤鐵礦。由于桂林雞血玉區(qū)別于其他雞血石的特殊化學成分使其不但具有雞血石的鮮艷色澤,還具有玉石的細膩、致密等優(yōu)點,具有較好的市場前景。

[1] 遲廣成,王娜,吳桐.X射線粉晶衍射儀鑒別雞血石[J].巖礦測試,2010,29(1):71-73.

[2] 劉純.桂林“雞血紅碧玉”的玉石學特征[J].桂林理工大學學報,2010,30(2):223-228.

[3] 丁俊英,倪培,饒冰,周進,朱筱婷.顯微激光拉曼光譜測定單個包裹體鹽度的實驗研究[J].地質論評,2004,50(2):203-209.

[4] Xu L J,Zong C,Zheng X S,Hu P,Feng J M,Ren B.Labelfree detection of native proteins by surface-enhanced Raman spectroscopy using iodide-modified nanoparticles[J].Analytical chemistry,2014,86(4):2238-2245.

[5] Wang Y,Ji Y,Wharfe E S,Meadows R S,March P,Goodacre R,Xu J,Huang W E.Raman activated cell ejection for isolation of single cells[J].Analytical chemistry,2013,85(22): 10697-10701.

[6] Willets K A,Stranahan S M,Weber M L.Shedding Light on Surface-Enhanced Raman Scattering Hot Spots through Single-Molecule Super-Resolution Imaging[J].The Journal of Physical Chemistry Letters,2012,3(10):1286-1294.

[7] Ferrari A C,Meyer J C,Scardaci V,Casiraghi C,Lazzeri M, Mauri F,Piscanec S,Jiang D,Novoselov K S,Roth S,Geim A K.Raman spectrum of graphene and graphene layers[J].Physical review letters,2006,97(18):187401.

[8] Faria D L A,Venancio Silva S,Oliveir M T.Raman Microspectroscopy of Some Iron Oxides and Oxyhydroxides[J].J.Raman spectrosc,1997,28:873-878.

[9] 施建成,王桂華,王欣,章宗穰.新鮮鐵表面銹蝕過程的拉曼光譜研究[J].上海師范大學學報(自然科學版),2001,30(4): 62-66.

[10] 李月,顏世永,陳勇.高壓下石英的激光拉曼光譜研究[J].光譜學與光譜分析,2011,31(8):2120-2122

Study of laser Raman Spectrum of Guilin Chicken Blood Jade

WEN Chang-chun
(Key Laboratory of Ministry of Education for Chemistry and Molecular Engineering of Medical Resources, College of Chemistry and Pharmacy,Guangxi Normal University,Guilin,China 541004)

Guilin chicken blood jade is another type of bloodstone disvovered after Jichang chicken blood jade and Balin chicken blood jade.Both of the red and black zones of the Guilin chicken blood jade have been analyzed by laser Raman Spectrum.The result shows that the main minerals contained in Guilin chicken blood jade are hematite and quartz. Different crystalline forms lead to the different colours of it.The red colour is caused by the distribution of dust-shape hematite in quartz while the black colour is due to the colouration of squamose hematite.The main elements in the black zone are quartz and squamose hematite.

Guilin chicken blood jade;laser Raman Spectrum;hematite;quartz

TS933;TQ164

A

1673-1433(2015)02-0057-03

2014-12-16

文長春(1983-),男,助理研究員,主要從事光譜分析、儀器分析研究。E-mail:wcchun@163.com

藥用資源化學與藥物分子工程教育部重點實驗室資助課題(CMEMR2014-A10)

文長春.桂林雞血玉的激光拉曼光譜研究[J].超硬材料工程,2015,27(2):57-59.