紫外光及日光下天然金红石光催化降解苯酚的研究

研究了山西代县天然金红石在紫外光和日光照射条件下对苯酚的光催化降解性能,考察了光照时间、pH值、苯酚初始浓度以及H2O2添加量对降解过程的影响。在紫外光照射下,酸性条件(pH=3.5)利于光催化降解,中性和碱性条件下降解效率较低;当初始浓度为60mg/L时,降解速率可达1.922mg/(L.h);H2O2作为电子捕获剂可提高苯酚降解速率,最佳投加量为2mL/L。在日光条件下,天然金红石对苯酚表现出良好的降解性能,照射7h后,降解率达87.68%,仅略低于P25型TiO2(99.72%),可在14h内完全降解。根据电子探针和X射线衍射分析结果,认为天然金红石晶格中的V、Fe等杂质可能是提高其可见光响应效果和光催化活性的主要原因。     

天然闪锌矿矿物学特征与光催化性能

本文采集了我国19个产地的天然闪锌矿进行矿物学和光催化性能研究。样品皆为立方Zn S结构,化学成分变化较大,其中Fe对闪锌矿中Zn的替代范围为0.235%~14.826%(质量分数,下同),Cd对闪锌矿中Zn的替代范围为0.133%~1.576%。闪锌矿中Fe含量由低到高,导致颜色由浅变深直至呈黑色,半导体禁带宽度由大变小,估算获得天然闪锌矿的禁带宽度范围为3.18~2.28 e V,明显低于纯Zn S禁带宽度3.68 e V,光催化响应均在可见光范围。验证光催化实验结果表明含Fe较低、含Cd较高的天然闪锌矿可见光催化还原降解甲基橙的效果较佳,如可见光下1 g/L闪锌矿样品(含铁4.262%,含镉1.576%)对30 mg/L甲基橙催化反应4 h后的脱色降解率达到82.11%。天然闪锌矿中Fe含量影响着禁带宽度和光响应范围,Cd含量影响着光催化性能,为高附加值开发利用贱金属资源天然闪锌矿提供了科学依据。     

钛柱撑蒙脱石光催化降解亚甲基蓝的实验研究

采用TiCl4水解法制备钛柱化剂与钠蒙脱石离子交换后,自然风干、焙烧得到具有稳定层结构、大晶面间距(2.26 nm)和大比表面积(285.7 m2/g)的钛柱撑蒙脱石(Ti-PILM)。用制备的Ti-PILM对亚甲基蓝(MB)进行紫外光作用下的光催化降解实验,并与层结构不规则的Ti-PILM在相同条件下对MB的光催化效果进行对比,研究MB的初始浓度、Ti-PILM投放量、pH对光催化降解效果的影响。结果表明,室温条件下,降解时间120 min,当Ti-PILM投样量等于2 g/L,MB初始浓度为50 mg/L,pH为7时,Ti-PILM对MB降解速度最高。与纳米TiO2不同,Ti-PILM对MB的降解率和降解初速率与MB在其表面的吸附行为密切相关。     

水钠锰矿氧化硫化物的过程与动力学研究

水钠锰矿是表生环境中常见的氧化锰矿物之一,影响土壤溶液中硫化物的迁移、转化和归趋。本文考察了酸性水钠锰矿氧化硫化钠溶液的反应过程,采用分光光度法、离子色谱法分析S2-及其氧化产物的浓度和变化趋势,用XRD、SEM表征酸性水钠锰矿粉末反应前后的晶体结构和微观形貌,探讨了温度、pH值、矿物用量对S2-氧化速率的影响。结果表明,S2-的氧化产物主要为单质S,其氧化速率符合准一级动力学规律,且氧化速率随着温度升高、pH值降低和矿物用量增加而增大;酸性水钠锰矿首先被还原生成Mn(OH)2,Mn(OH)2在空气中与O2作用转化成Mn3O4,Mn3O4可进一步转化生成MnOOH。     

铁氧化物光催化氧化锰的实验研究及其环境意义

天然锰氧化物广泛存在于地表多种生态环境中,了解其形成过程对于厘清地表物质演化与元素循环具有重要意义.本研究首次开展了在常见氧化铁矿物催化作用下Mn2+的直接快速光氧化途径与反应机理实验.实验结果显示,不同水溶液体系中赤铁矿、针铁矿的光催化氧化Mn2+速率可达3.5～12.3 μM/h,可形成钡硬锰矿、斜方水锰矿等不同类型的氧化产物.反应过程中铁氧化物矿物价带上的空穴直接氧化Mn2+形成Mn(Ⅲ/Ⅳ),氧气充当导带电子的唯一受体.矿物催化剂种类和溶液化学成分能显著影响光氧化速率与最终产物的晶体结构.本研究揭示的光化学过程与地表暴露环境中广泛存在的铁锰共生现象吻合,可为揭示天然锰氧化物结构的多样性提供新的解释.     

镍酞菁修饰镍铝水滑石的制备及光催化性能研究

通过共沉淀法将水溶性四羧基镍酞菁(Ni Pc)负载到镍-铝碳酸根水滑石(Ni Al-LDHs)上,制备负载型催化剂(Ni Pc/Ni Al-LDHs)。采用XRD、FT-IR、UV-Vis、TG-DTA和SEM等技术对酞菁衍生物和Ni Pc/Ni Al-LDHs的结构进行表征。结果表明Ni Pc没有改变Ni Al-LDHs的晶型结构和热稳定性能。在10 mg/L、25 m L的甲基橙溶液、p H值为3、H2O2用量50μL的条件下,Ni Pc/Ni Al-LDHs协同H2O2光催化氧化降解甲基橙3 h后,甲基橙剩余率为16.33%。溶液p H值在3~7范围内,Ni Pc/Ni Al-LDHs/H2O2都能有效光催化氧化降解甲基橙,且光催化氧化降解过程涉及到羟基自由基反应。     

含钒金红石可见光下催化降解亚甲基蓝实验研究

利用含有钒等杂质的金红石可部分吸收可见光的特性,以500 W卤素灯作为光源,实验研究了其对亚甲基蓝的可见光催化降解,结果表明,该金红石具有催化活性,7 h后亚甲基蓝可降解71 2%。经过加热、粉碎改性方法处理后的金红石光催化活性明显提高,加热1 100 ℃的金红石样品7 h后可使亚甲基蓝的降解率达到90 4%。增加光照强度、加入适当的H2O2 都可提高降解效果。实验为充分开发利用天然金红石提出了新的途径,为环境污染治理提出了新方法。     

天然闪锌矿可见光催化还原甲基橙的实验研究

本文研究了可见光下天然闪锌矿的光催化还原能力,通过可见光下天然闪锌矿对甲基橙的光催化降解实验讨论了天然闪锌矿晶格中的杂质缺陷、导带能级位置、光生空穴捕获剂和溶液pH值对可见光催化降解效率的影响。结果表明,在抗坏血酸做空穴捕获剂的条件下,经2 h的可见光催化实验,甲基橙能被天然闪锌矿完全还原降解。天然闪锌矿晶格中丰富的杂质缺陷在禁带中形成杂质能级,可将闪锌矿对光的响应拓展到可见光的波长范围。与天然金红石相比,闪锌矿对甲基橙的较强光催化还原降解效果与其导带电子更负的氧化还原电势有关。此外,空穴捕获剂和pH值的选择都是影响催化效果的关键因素。天然闪锌矿在可见光催化降解污染物领域颇有应用前景。     

纳米TiO2光催化降解亚甲基蓝

在以钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法合成制备纳米TiO2催化剂样品的基础上,将其用于在紫外光照射和无光照射条件下进行亚甲基蓝降解的实验研究,并与P-25纳米TiO2进行光催化降解对比研究。对在不同条件下合成制备样品的光催化降解率的差异,通过X射线粉晶衍射、扫描电镜等从物相组成、微观结构等因素上进行了分析和探讨。结果表明,采用溶胶-凝胶法在450℃焙烧2 h所得到的纳米TiO2具有很好的光催化降解亚甲基蓝的能力,当催化剂样品质量浓度为2.5 g/L,亚甲基蓝初始浓度为5.0 mg/L时,室温下光催化反应3 h,其降解率达98%以上,其光催化降解率比P-25纳米TiO2高;光催化降解率与催化剂样品的制备条件、物相组成、颗粒尺寸等因素有关。     

可见光下天然闪锌矿光催化还原Cr(Ⅵ)

本文首次研究了天然半导体矿物——闪锌矿的光催化还原能力。经过9个小时的可见光催化实验,来自于湖南黄沙坪矿的天然闪锌矿样品在可见光下表现出较强的光催化还原能力:91.95%的Cr(Ⅵ)被还原,优于9.5小时后紫外光下70.58%的催化效果。闪锌矿的这种强的光还原能力归因于其导带中的电子具有更负的还原电势。此外,Fe替代Zn的晶格位置在禁带中引入了施主能级,而Fe~(2+)被氧化为Fe~(3+)也有效地捕获了空穴。Cd和Cu替代Zn同样引入了杂质能级,减小了禁带宽度,从而将闪锌矿对光的响应拓展到可见光的波长范围。天然闪锌矿中的这些杂质替代离子不…     

索伦石的晶体结构

索伦石是1961年在我国发现的一种新矿物。成分为CaO·SiO₂·H₂O,是人工和天然的含水硅酸钙矿物中CaO∶SiO₂∶H₂O=1:1:1的唯一一种矿物,因此索伦石结构的测定对了解这一类矿物的晶体化学当有助益。     

锡铁山石的化学式再定义

利用电子探针能谱仪检查新矿物——锡铁山石的成分时,发现有相当含量的氯。因此,原来的化学式Fe³⁺(SO₄)(OH)·7H₂O应修改为Fe³⁺(SO₄)Cl·6H₂O。     

孕育光催化活性的天然含钒金红石矿物学特征

天然含钒金红石平均含V2O5可达1．22％，Fe2O30．39％，ZnO0．35％，CuO0．22％，这些金属离子可替代八面体中Ti^4 。V以5价形式存在，配位多面体呈三方双锥，其在晶格内部对Ti的替代导致晶格畸变，打破了配位多面体原有的八面体对称而呈四方双锥的几何形态，并产生结构微应力。透射电镜研究表明，该天然金红石结构内部存在位错、晶界等缺陷，可以成为光催化活性位。对其进行受力、受热以及微波辐射等改性作用后，晶胞发生不同程度的膨胀，可能导致晶格畸变及应变能增加，进一步促进光催化活性。研究结果表明，该天然含钒金红石孕育有良好的光催化活性。     

我国发现的一种新铀矿物——湘江铀矿

湘江铀矿产于湖南某地二迭系岩层中一铀矿床的氧化带中。对该铀矿床的成因目前有两种看法,一种认为是沉积变质型;另一种认为是沉积迭加热液型。湘江铀矿呈浅黄色的粉末状微晶集合体产于硅质岩的裂隙内或风化孔洞中。与铝铀云母,黄铁矿,石英,磷铝石等矿物共生。根据产地命名为湘江铀矿。     

星叶石族矿物的晶体化学

星叶石是碱性岩中分布较广泛的副矿物,成分富含碱金属K、Na及Ti,随其产出的地球化学条件,类质同象代换情况较复杂,形成许多成分异种。本工作之前对其组成和性质都不十分清楚,前人虽进行了一般矿物学研究,但未能确定所属晶系,B.C.索波列夫曾推断星叶石中Ti呈四面体配位,并与硅氧四面体组成复杂构造。     

坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂性能实验研究

用醇盐水解法、硫酸亚铁-硝酸钾氧化法制备TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂.通过XRD、TEM、UV-Vis和MS分析光催化剂的物相组成、形貌特征、对紫外可见光的漫反射以及磁化率,并以甲基橙为处理对象,对比研究了TiO2光催化剂、坡缕石/TiO2复合光催化剂和坡缕石/磁性铁氧化物/TiO2复合光催化剂的光催化效果.结果表明:坡缕石/磁性铁氧化物的复合能降低复合光催化剂中锐钛矿的平均粒径,提高锐钛矿的分散性.铁的复合是否提高光催化剂的光催化效率与催化剂的煅烧温度有关.坡缕石的复合对光催化剂的最佳煅烧温度有影响.     

叶绿矾矿物中的新超结构

叶绿矾是具有岛状基本结构的硫酸盐类矿物,对产于新疆东天山北部红山矿区硫化物矿床氧化带中的叶绿矾进行单晶衍射实验发现,该叶绿矾具有明显的超结构弱衍射点,利用包括弱衍射点在内的全部可观察点求得的超晶胞参数为:a=1.49441(7)nm,b=1.83429(9)nm,c=1.14507(6)nm,α=93.2390(10)°,β=112.0330(10)°,γ=98.2800(10)°,V=2.8583(2)nm3,空间群为P1,Z=3。去掉弱衍射点后利用强衍射点得到的最小亚晶胞参数是a=0.737121(4)nm,b=1.83079(11)nm,c=0.73106(4)nm,α=93.9250(10)°,β=102.7252(10)°,γ=98.9463(10)°,V=0.947321(2)nm3,空间群为P1,Z=1。超晶胞与亚晶胞相比体积增加了2倍,其b轴的方向和大小基本不变,a和c轴产生了差异。该叶绿矾的晶体化学式为Fe0.656Fe4(SO4)6(OH)2·19.4H2O,属高铁叶绿矾。结构中,部分Fe-O八面体和SO4四面体联合形成的复合链,并沿[102]方向分布,形成一种稳定的骨干结构;部分孤立Fe-O八面体,位于链间,阳离子相当于晶体化学式中A位置的离子,通常有缺失。链和孤立八面体的分布均平行(010)面网,分别构成链层和八面体层,并按2∶1的比例堆垛,结构单元之间全部由氢键相连。超结构产生的原因是电价补偿机制造成的孔道中Fe的位置分离和占位差异造成。