Olgite矿物的合成、发光性能和结构特征

以Na2CO3, BaCO3, SrCO3, NH4H2PO4和Eu2O3为原料,利用高温固相反应法合成了Eu3+离子掺杂的磷锶钡钠石(Ba,Sr)(Na,Sr)2Na(PO4)2粉末样品.用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)和扫描电镜(SEM)等技术对其物相组成、结构和晶体形貌进行了表征.探讨了不同晶体结构中Sr/Ba比对晶体结构和发光性能的影响.实验通过对Eu3+的发光特点的表征和研究,分别测试了Eu3+离子的室温激发光谱和发射光谱.研究结果表明:(Ba,Sr)(Na,Sr)2Na(PO4)2属简单六方晶系,所有的振动均来自PO43-阴离子团,Eu3+占据非反演中心的格位,该材料中阳离子位置具有高度扰动性的特点.     

不同反应参数下纤蛇纹石纳米管的水热合成研究

以活性MgO和纳米SiO2为原料,在仿地质作用的碱性水热环境下控制不同反应参数合成了多个系列的纤蛇纹石样品。利用XRD和IR分析系统地研究了不同反应参数对纤蛇纹石特征的影响。结果表明,活性MgO和纳米SiO2在水热环境中很容易转变成纤蛇纹石相,但形成完善纳米管结构须严格控制水热反应条件;pH值、反应温度和反应时间的提高均有利于水热合成结晶度及管状结构更加完善的纤蛇纹石,最佳水热反应条件为pH=13.8,200℃,反应60h,此条件下无其它杂质产物生成,合成温度较前人采用的300℃有所降低。利用SEM和AFM对最佳反应条件下合成的纤蛇纹石纳米管的形貌进行了观察,发现其为短柱状,准直性较高,表面光洁无杂质,直径均一,约50nm,长度多为400～500nm。     

稀土La掺杂ZSM-5/MCM-41介微孔复合分子筛的合成与表征

以CTMABr、TPABr为介、微孔模板剂, Na₂SiO₃为硅源, Al₂(SO₄)₃为铝源, La₂O₃的H₂SO₄溶液为La供体, 在水热条件下, 通过La离子导入、预置晶种、二步晶化等手段, 首次合成出La杂原子ZSM-5/MCM-41复合分子筛.XRD、N₂吸附脱附结果表明, 样品共存ZSM-5和MCM-41两种物相, 两种结构、孔径在介、微孔范围都有分布, 且La可取代分子筛骨架的少量Si.SEM照片显示, 样品晶粒局部聚集成不规则的团块, 构成团块的颗粒大小不一但结合紧密, 与ZSM-5、MCM-41形貌明显不同.IR曲线中不存在La₂O₃的特征吸收谱, 样品特征骨架振动峰向高波位移的现象, 以及样品微分热失重峰向高温方向偏移, 加之DTA曲线肩峰的出现进一步说明La杂原子ZSM-5/MCM-41复合分子筛的合成.      

氟碳铈矿-(La)的水热合成实验

氟碳铈矿是稀土矿床最主要的矿石矿物,开展氟碳铈矿的水热合成实验对于揭示稀土元素的热液成矿作用具有重要意义。本文采用La(NO_3)_3·6H_2O、NaF和NaHCO_3/Na_2CO_3作为实验初始物,分别在不同温度、pH、氟离子浓度,碳酸氢钠/碳酸钠条件下,运用水热法合成了氟碳铈矿,并对合成产物进行了XRD和SEM分析。实验结果显示,碳酸氢钠、碳酸钠和低氟离子浓度条件下均可形成氟碳铈矿-(La)纯相,但高氟离子浓度条件下还生成有氟铈矿-(La)杂相。鉴于自然界氟碳铈矿的普遍出现以及氟铈矿的极少产出,稀土矿床中氟碳铈矿结晶沉淀于氟离子浓度不太高的环境。     

偏高岭土基地质聚合物原位水热合成P型沸石分子筛的研究

本文以偏高岭土基地质聚合物(SiO_2/Al_2O_3=3.2)为基体,通过水热合成法将其原位转化成P型沸石分子筛。研究水热温度、NaOH浓度及水热时间对P型沸石分子筛的结晶程度及形貌的影响,得到偏高岭土基地质聚合物原位合成P型沸石分子筛的适宜条件为:水热温度100℃,NaOH浓度2.0 mol/L,水热时间24 h。该法工艺简单,环境友好,可控成型。在此方法的基础上通过改变原材料和反应条件,可以合成其他类型的沸石分子筛。     

钾霞石制备体系碱性滤液的利用技术

为处理钾长石水热制备钾霞石所产生的碱性滤液,本文采用水热法,考察了氢氧化铝溶解时间、晶化时间、晶化温度、水碱比对钾霞石产率和白度的影响,并对合成钾霞石物相进行了表征。结果表明,合成钾霞石的最佳条件为,氢氧化铝溶解时间为1.5 h,晶化时间为4 h,晶化温度280℃,水碱比为1.8。XRD结果表明,产物为钾霞石粉体。傅里叶变换红外光谱表明,Al(OH)₃中的Al在水热条件下进入到Si—O骨架中形成了Si—O—Al官能团,从而印证了钾霞石的合成。差热分析结果表明,合成钾霞石具有良好的热稳定性。氮气吸附结果表明,合成钾霞石比表面积为5.18 m²/g,平均孔径为32.98 nm。实现了钾长石水热制备钾霞石所剩碱性滤液的资源化利用,并为钾长石水热制备钾霞石提供了一种母液循环的思路,使水热制备钾霞石工业化成为一种可能。     

水热法合成黄铁矿微观形貌和结构的观测与表征

模拟热液型金矿床中黄铁矿生成的地质条件,采用硫酸亚铁(FeSO4)和硫代乙酰胺(CH3CSNH2)为铁源和硫源,在Fe/S比为1∶3、温度180~200 ℃、加热时间24 h条件下考察黄铁矿的结晶情况。用SEM扫描电镜观察在不同水热条件下合成黄铁矿的形态及成分;用多晶X射线衍射仪(XRD)确定了产物物相组成;用透射电子显微镜(TEM)观测表征了黄铁矿晶体的形态和结构。结果表明：在200 ℃时黄铁矿为粒状,粒度较均匀,粒径1 μm左右。在180 ℃时黄铁矿除有尺寸在1 μm左右粒状黄铁矿外,还有不规则带状黄铁矿晶体,带宽为200 nm左右。认为水热条件中,随着结晶温度的逐步升高,黄铁矿的形貌逐步由不规则形状向规则形状的转变。所以在实验温度较高阶段,形成规则的粒状形貌;在低温阶段,则会出现不规则带状形貌。     

藏南茶卡—曲卓木温泉水化学特征与成因机理

位于青藏高原南部的茶卡—曲卓木区域地质条件复杂,构造发育,水热活动强烈,区内温泉展布主要受区内断裂控制,并呈现出分区发育的特征。本文以区内主要的茶卡水热活动区和曲卓木水热活动区的温泉为研究对象,通过对水热活动区地质、水文地质条件和温泉出露特征开展野外调查,并对温泉和地表水进行采样分析,并运用水文地球化学分析方法,对区内温泉水岩反应过程和补给来源进行了分析研究,同时利用SiO2、阳离子地热温标和硅-焓混合模型方法计算了深部热储温度。基于以上研究成果,进一步分析了区内温泉的形成机制,建立了区内温泉成因模式概念模型,并对地热资源量进行了评价,结果表明：(1)茶卡水热活动区温泉温度普遍高于曲卓木水热活动区,其温泉水化学类型为Cl-Na型水,曲卓木水热活动区则主要为SO₄-Cl-Na型水;(2)大气降水为主要补给来源,补给高程范围在4 517～5 186 m;(3)茶卡水热活动区、曲卓木水热活动区热储温度分别为208～251℃、80～102℃,冷热水混合比分别为33%～47%、34%～49%;(4)研究区内天然地热水的年可开发能量达到8.50×10¹³...     

蒙脱石伊利石化的水热实验模拟

以蒙脱石为初始材料,通过水热实验模拟在不同温度压力条件下蒙脱石的伊利石化过程。利用X射线粉末衍射及X射线荧光光谱、红外光谱和扫描电镜等方法对样品的矿物物相、化学成分、晶体结构与微观形貌等进行分析,其结果表明:(1)蒙脱石至伊利石的转化受温度和压力条件的控制;(2)随着温度和压力的增高,蒙脱石伊利石化沿着蒙脱石-无序伊蒙混层-有序伊蒙混层-伊利石的转化序列进行转化;(3)水热实验模拟表明蒙脱石至伊利石的转化以溶解重结晶机制为主。实验结果不仅有助于了解埋藏与低级变质作用中的蒙脱石伊利石化过程,同时为研究断层活动所致断层泥中黏土矿物的转化及反演断层形成时温度压力条件提供基本参数。     

不同含水性无烟煤CO2吸附行为及其对地质封存的启示

深部煤层CO₂地质封存是助力“碳达峰碳中和”战略的重要途径,煤层含水性对以CO₂吸附封存为主的深部煤层CO₂地质封存能力影响显著。以无烟煤为例,开展了45℃下干燥、平衡水、饱和水煤样高压CO₂等温吸附实验,校正了饱和水煤样过剩吸附曲线,利用改进的D-R吸附模型拟合得到三者吸附能力与吸附热,对比了不同含水条件下CO₂绝对吸附曲线,阐释了饱和水增强无烟煤吸附能力的微观作用机理。结果表明:(1)干燥、平衡水、饱和水煤样CO₂吸附能力分别为56.72、45.19和48.36 cm3/g,吸附热分别为29.42、26.23和27.24 kJ/mol。(2) CO₂密度小于0.16 g/cm3(6.48 MPa)时,无烟煤CO₂绝对吸附量大小顺序为干燥煤样、饱和水煤样和平衡水煤样,而CO₂进入超临界状态后,顺序变为饱和水煤样、干燥煤样和平衡水煤样。(3)水分子优先占据高能吸附位是平衡水煤样吸附能力减弱的主要原因,而煤?水体系与CO₂相互作用强于CO₂与H₂O竞争吸附下的煤?CO₂相互作用是饱和水煤样在CO₂超临界阶段吸附能力高于干燥煤样的根本原因。(4)吸附封存是煤层CO₂地质封存的主要形式,深部煤储层条件下,煤层饱和水对超临界CO₂增储作用更为明显,高压注水是提高深部煤层CO₂地质封存潜力,改善煤储层渗透性的有效手段。