基于多种分析方法的历代青瓷釉中Fe元素显色的分子机制研究

As the most common colorant, iron played an important role in the history of Chinese porcelain development. Though at a low level, a small quantity of iron can give porcelain glazes various colors. In a manner of speaking, the history of ancient Chinese porcelain is a history of exploring the coloring mechanism of iron in glazes. So far, little works have been devoted to study the coloring mechanism of iron in ancient Chinese porcelain glazes. It starves for a systematic and in-depth study in this field. We intend to combine a group of experimental methods, including XANES (pre-edge included), EXAFS, UV-VIS-NIR spectroscopy, EDXRF, and Molecular Dynamics to study the chemical state of iron in glazes. On the base of iron-doped minerals in which iron is in different valence state and coordinating environment, we try to analyze the relation between the glazing technologies and the chemical state of iron in glazes, further, the relation between the glazing technologies and the color of glazes. In conclusion, the coloring mechanism of ancient Chinese celadon glazes will be studied in atomic and molecular level. This work will provide important information about the development of firing technologies of ancient Chinese celadon. Also, it can provide a theoretical guidance for recopying ancient Chinese celadon.

铁元素作为显色元素在我国传统陶瓷的发展过程中扮演着重要的角色，尤其是在釉中的应用，正是少量的铁元素赋予了釉层独特的颜色，整个中国古陶瓷发展历史可以看作是Fe离子呈色效果的探索过程。迄今，针对我国历代古瓷中Fe元素显色机理研究的工作缺乏系统性，尤其是缺乏在分子层面上的深入性。本项目拟运用X射线吸收精细结构谱的边前峰、近边结构和扩展边等谱信息，综合紫外可见光近红外光谱、化学组成、显微结构和分子动力学模拟等，分析釉中铁元素化学状态，以不同配位Fe化合物标样为参考物，解析不同配位铁原子配比，深入讨论制釉工艺、釉中铁元素化学状态与显色效果之间的关系，从分子层面系统开展我国历代青瓷釉中Fe元素的呈色机理研究。项目实施可以为研究我国青釉瓷生产工艺的演变发展史提供重要的参考信息，同时也为古代青釉的仿烧提供必要的理论支持。

铁元素作为显色元素在我国传统陶瓷的发展过程中扮演着重要的角色，整个中国古陶瓷发展历史可以看作是Fe离子呈色效果的探索过程。迄今，针对我国古瓷中Fe元素离子显色机理研究的工作缺乏系统性和深入性。.本项目综合运用同步辐射X射线吸收精细结构谱、紫外可见光光谱、化学组成分析、显微结构和分子动力学模拟等方法，分析历代典型古瓷釉中铁元素化学状态，解析不同配位铁原子配比，深入探索制釉工艺、釉中铁元素化学状态与显色效果之间的关系，从分子层面系统揭示了我国历代青釉瓷及其它颜色釉瓷釉的呈色机理。.研究结果发现：Fe2+在青釉的呈色中起重要的作用，其在1000nm处强烈的d-d轨道跃迁吸收峰可以延伸到可见光的区域，对黄光和红光形成吸收。不同颜色的青釉，主要是其中Fe2+的含量不同。黄釉的呈色主要是Fe3+，其较强的紫外吸收峰可以延伸到可见光区域对蓝光和绿光形成吸收。唐三彩绿釉中主要的呈色元素是铜。Cu2+在800nm左右有强烈的d-d轨道跃迁吸收峰，其在可见光区对黄光和红光形成强烈的吸收。钧瓷红釉的呈色机理是从紫外开始一直到黄光区域都有强烈的吸收，到570nm处吸收才陡然开始下降，对于红光的吸收很小。钴蓝釉中主要的呈色元素是钴。Co2+在520nm，590nm及650nm附近有三处分裂的吸收峰。这三处吸收峰覆盖了从绿光到红光的区域，只有对蓝光的吸收较少，因此釉呈深蓝色。郊坛下官窑茶黄釉样品的光谱特征基本符合Fe3+的呈色特征。对比龙泉溪口瓦窑垟白胎青瓷和黑胎青瓷釉的光谱发现，白胎青瓷釉的光谱中Fe2+的d-d轨道跃迁吸收峰明显更低，表明其中Fe2+的含量较高。.研究结果可以为研究我国青釉瓷生产工艺的演变发展史提供重要的参考信息，同时也为古代青釉的仿烧提供必要的理论支持。