天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算

天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富,具有优良的可见光催化性能,它们与日光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等,对其电子结构产生一定的影响,继而影响天然闪锌矿的     

不同亚类硅酸盐矿物的中红外光谱学特征

利用热红外发射光谱研究了不同亚类硅酸盐矿物镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的红外发射光谱特征。在120oC时,通过对400～1650 cm-1的红外波段进行积分计算,发现硅酸盐矿物中镁橄榄石的发射率最高,可达到0.988,钠长石最低为0.947。硅酸盐矿物在850～1300cm-1区间均产生宽的低发射带,该发射带与硅氧四面体层中(Si,Al)-O的伸缩振动相关;在470 cm-1左右则形成相对尖锐的低发射带,与硅氧四面体层中(Si, Al)-O的弯曲振动相关。从岛状、链状、层状到架状硅酸盐矿物由于Si O2聚合程度依次增加,最强发射谷的位置依次向高频方向偏移,说明硅氧四面体中Si-O伸缩振动带的位置受到了n(Si)/n(O)比值的制约。此外,在辐射能量谱里,镁橄榄石、透闪石、蛇纹石和钠长石的最强辐射谷范围趋于变宽,依次为115、162、225和247 cm-1,反映了吸收的辐射能增加。综上可推测,硅酸盐矿物强的发射率可能与硅氧四面体中Si-O的振动模式、Si O2的聚合度、辐射能量谱中最强辐射谷的波长范围有关。     

构造变形岩相形迹的大比例尺填图及其对隐伏矿床地质预测——以及东玲珑一焦家式金矿为例

以胶东玲珑－焦家式金矿床典型矿区为例，在基础地质图件的基础上，开展大比例尺构造变形、岩相形迹填图，把成矿、成岩、各阶段蚀变和呼阶段成矿所体现出的构造岩石单元区分开来，从而为恢复各阶段的变形场和应力场，建立该区构造蚀变岩带的构造成矿演化模式，为探讨矿化矿脉分布规律提供科学评价依据，并为分析构造作用下流体的构造物理化学场结构与界面成矿提供基础地质资料。     

天然含钒金红石降解卤代烃实验研究

利用天然金红石光催化降解卤代烃，在1h内对三氯乙烯和四氯乙烯的降解率分别达到82．54％和94．43％，对三氯甲烷也有一定的降解作用。经电子辐射的金红石光催化活性降低，卤代烃的降解率低于原样；经加热和淬火处理的金红石样品表面钒含量增加，光催化活性提高，能将浓度400μg／L左右的三氯乙烯和四氯乙烯降解到5μg／L以下。     

天然褐铁矿处理含Hg（Ⅱ）废水的实验研究

利用水合金属氧化物和氢氧化物矿物表面重金属离子发生吸附作用的原理，进行了天然褐铁矿处理含Hg(Ⅱ)废水的实验。结果表明：试样用量、粒径、废水浓度、pH值、离子强度、反应时间、振荡器转速等因素对Hg(Ⅱ)的吸附率有一定的影响，其中pH值的影响最大；Hg(Ⅱ)在天然褐铁矿上的吸附等温曲线不同于Langmuir和Fre-undlich等温线，而为台阶型，符合分级离子／配位子交换等温曲线。     

纤蛇纹石在纳米材料及环境科学中的意义

传统工业矿物——纤蛇纹石，是一种具有独特卷管状构造的一维纳米管材料，具有机械强度好、耐热、绝缘等优良性能，同时具有高表面化学活性和生物活性。其活性主要源自表面不饱和键、纳米晶体巨大的比表面积所带来的高表面能以及卷曲构造导致的晶格弯曲而引起的附加内能和表面能。优良的物理和化学性能使其在纳米新材料中具有广阔的应用前景；高表面活性使其可被用来治理环境污染，但也可对人体造成致命威胁，导致石棉肺并引发癌症。因此，积极开展纤蛇纹石污染和致病机理的深入研究，有针对性的对其进行表面改性，降低或消除其毒性，同时加强采、选及加工企业粉尘污染的监测、改善人员防护，纤蛇纹石可以发挥优良性能，实现物尽其用。     

铁镍硫化物及其在生命起源中的可能作用

20世纪80年代后期国际上众多学者指出,过渡金属硫化物能促进无氧反应,可能在生命起源演化过程中起到重要作用。本文介绍了目前流行的生命起源理论,分析了实验条件下已取得的有机合成成果及相关生命的重要物质(如丙酮酸、乙酸和一些短的多肽等)在铁镍硫化物作用下的合成;讨论了几种可能的有机化合反应机理,开展铁镍硫化物催化剂性能、厌氧有机合成机理、合成条件最优化的研究,以及古洋底环境,提供了与地球早期生命起源相关的信息。     

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…     

利用尾矿砂制备镁铁氢氧化物实验研究

以金川铜镍矿尾矿酸浸液为原料,根据矿物沉淀pH值区间的不同,分步分离Fe、Mg的沉淀物以及有价金属Al、Co、Ni、Cu的混合沉淀物,进而制备具有高附加值的Fe(OH)3和Mg(OH)2,同时富集Co、Ni、Cu等有价金属。结果表明,当溶液pH值为3.8时可沉淀分离出主要成分为施威特曼石(schwertmannite)的氢氧化铁前驱体,pH值达到9.8时沉淀富集出Al、Co、Ni、Cu的混合氢氧化物,随即得到只含有Mg离子的溶液。在60℃条件下,将施威特曼石在pH值为12的NaOH溶液中老化36h,可以得到Fe(OH)3。同时,以NaOH调节只含有Mg离子的溶液至pH值为12.4时可获得Mg(OH)2。本研究为金属矿山尾矿的资源化综合利用提供了新的思路与方法。     

三峡库区重庆段土壤某些重金属污染的矿物学方法评价

分析了三峡库区重庆段51件土壤样品的矿物组成,结果表明,石英、斜长石和钾长石是土壤中主要矿物,大部分样品中石英的含量高,主要粘土矿物是伊利石,其次是蒙脱石,其他矿物含量较低。同时,参比国家水质标准,根据土壤对金属离子的临界吸附量公式计算了样品重金属污染的阈值,对样品进行了Cd、Hg、Pb、Cu的污染状况评价。结果表明,土壤中污染元素的含量与生态效应评价值并不一致;Cd和Hg的污染尚未达到临界值,危险性较小,但不能因此忽视地球化学定时炸弹的风险;Pb和Cu的污染严重。由于包括母岩在内的样品的评价结果显示污染,可能反映研究区的地球化学背景,需要采取有效措施改善和预防目前和将来的污染危害。