矿物材料在纳米科技中的应用

纳米材料由于其独特的性能和广阔的应用前景被称为21世纪的新材料、其制备技术是纳米科技的核心和研究基础。具层状结构和微孔空间的矿物材料可用于制备纳米微粒，为纳米科技提供了新的思路和生长点，也为矿物材料在高新技术领域的应用开辟新的途径。本文综述了蒙脱石、高岭石和文石珍珠层在纳米科技中的应用，粘土／有机物纳米复合材料、无机介孔材料和仿生纳米材料的制备和应用前景。     

纳米材料及其应用前景

纳米材料包含纳米粒子与纳米固体材料两层次，由于其具有特殊的尺寸和结构，导致了纳米材料拥有独特的表面效应、小尺寸效应和最子尺寸效应等特性，并且在化工产品、环保、医药、微电子、陶瓷等领域有广阔的市场前景。     

溶胶—凝胶法在纳米材料制备中的应用

溶胶－凝胶法在纳米材料制备中的应用邢作云饶瑞孙国才（材料系，武汉４３００７４）（华中理工大学，武汉４３００７４）纳米材料是指由极细晶粒组成、特征维度尺寸在纳米数量级（１～１００ｎｍ）的固体材料．由于极细的晶粒和大量处于晶界和晶粒内缺陷中心的原子，纳米...     

不同种类纳米零价铁的毒性比较研究

纳米零价铁是一种高效的环境修复材料,可以处理多种污染物;然而,纳米粒子的尺寸效应可能导致其在自然界中存在潜在毒性风险。选择几种常用包覆型、负载型和裸露的纳米铁,通过大肠杆菌的耐受性实验,比较3种纳米铁的毒性。研究表明,负载型纳米铁的分散性最好,而裸露纳米铁最差。3种纳米铁虽然对大肠杆菌都表现出毒性,但是负载型纳米铁的毒性最小。通过毒性减缓的机理分析,说明纳米铁改性后阻止了纳米颗粒与细菌的直接接触,这是空间位阻效应的作用。研究结果进一步证实了在使用纳米材料前应充分评估潜在毒性和环境效应的重要性。     

pH值对纳米金在伊利石表面吸附的影响

<正>探索纳米粒子在矿物表面的吸附和沉积规律对研究纳米粒子的环境影响及纳米金属矿床成因有重要意义。纳米材料全球产量到2016年估计将高达44 267 t。这些纳米材料在生产、使用和排放过程中,可能会进入大气、水体和土壤等环境要素,对环境和人类健康造成潜在危害。纳米粒子在矿物表面的吸附和沉积会直接影响纳米粒子在环境中的迁移和归趋。另一方面,自然界中存在纳米贵金属矿床。例如在卡林型金矿中,存在以黄铁矿、毒砂和黏土作为主要载体矿物的纳米金。研究纳米金属矿物与载体矿物的相互作     

人工合成纳米材料在水环境中的聚沉行为研究进展

随着纳米科技的快速发展,纳米材料的种类和数量呈指数增长。人工纳米材料不可避免地进入水环境并发生复杂的环境行为,可能在水中分散悬浮,也可能发生团聚和沉降,从而影响其迁移、转化和归趋。本文综述了近年来有关人工合成纳米材料在水环境中聚沉行为的研究进展,分析了影响纳米材料团聚与沉降的两个主要因素:自身理化性质(材料形态、颗粒尺寸、化学组成、晶体结构、表面修饰等)和水环境要素(pH、离子种类和离子强度、天然有机质等)及相应的作用机理,剖析了当前研究中存在的问题,指出有关纳米材料与无机胶体等物质间的异团聚、各环境要素间的交互作用、以及纳米材料在接近自然环境的低浓度(<1mg/L)条件下的聚沉行为研究仍需进一步完善。     

海泡石吸附纳米TiO2对·OH基产生的影响

用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对海泡石结构和形貌以及吸附纳米二氧化钛的海泡石的形貌进行了观察;采用BET法(以氮气为吸附气体)测定海泡石吸附纳米二氧化钛的比表面积的变化,用电子自旋波谱仪ESR对海泡石吸附纳米二氧化钛产生羟基自由基(·OH)的能力进行表征。研究结果发现,海泡石对纳米二氧化钛有较好的吸附、分散作用,在自然光条件下可产生·OH,且在355nm波长照射条件下产生·OH的能力增强。这不仅解决了纳米材料团聚、不易分散的问题,而且增强了纳米材料的光催化性能。     

纳米材料对水体中PFCs的去除行为及机制

全氟化合物（Perfluorinated Compounds,PFCs）是一类含有强极性碳氟键的阴离子表面活性剂.由于PFCs的高稳定性、高生物累积性和潜在毒性,其在水环境中的广泛存在已经对人类的生命健康造成了极大的威胁.近年来,研究者不断寻找有效的材料和处理技术去除水体中的PFCs.纳米材料因其特殊的结构和效应,比一般材料有更高的反应活性.总结了如碳纳米管、改性粘土矿物、纳米二氧化钛、氧化铟、氧化镓等新型纳米材料在物理吸附、光化学及电化学法去除PFCs中的应用,并比较了上述各材料去除PFCs的优缺点及各自的去除机制,分析了目前纳米材料去除水体中PFCs存在的主要问题并展望了今后的发展趋势.      

纳米材料对低固相冲洗液性能影响的研究

低固相冲洗液是最适合绳索取心钻探工艺的冲洗液类型之一,但其防塌护壁能力和钻孔净化能力弱,阻碍了绳索取心钻探工艺在复杂地层的应用。本文通过实验研究,分析了纳米四氧化三铁、纳米氮化硼、纳米二氧化钛、多壁碳纳米管和纳米二氧化硅对低固相冲洗液的流变性能和滤失性能的影响规律。结果表明：纳米四氧化三铁、多壁碳纳米管和纳米氮化硼对低固相冲洗液的性能影响最明显,且具有增粘提切的作用。在此基础之上,通过正交实验分析了上述3种纳米材料复合后对低固相冲洗液性能的影响规律,得到性能优良的复合纳米低固相冲洗液体系优化配方：3%钠基膨润土+0.5%CMC-HV+0.3%纳米四氧化三铁+0.9%纳米氮化硼+0.9%多壁碳纳米管。最后,分析了纳米材料改善低固相冲洗液性能的作用机理。     

与海洋天然气水合物微纳米尺度赋存和开采储存技术有关的研究进展

天然气水合物是一类潜在的储量巨大的清洁能源.近年来,水合物的研究已经逐渐拓展至纳米、介观层面.纳米科学贯穿了水合物研究的全过程,包括上游天然气水合物成藏、开采和下游的储运、分离等水合物应用技术,其核心在于研究水合物在纳米材料表面、内部、间隙中生长和分解的传质传热过程.将以第九届国际水合物大会（ICGH9）为切入点,从水合物成藏、开采和下游技术应用几个方面综述近年来水合物研究中的纳米研究进展.目前对水合物的研究尺度并未做到全覆盖,水合物在纳米材料间隙中的传质传热过程研究较少,纳米材料的累积放大效应研究也存在空白.这正是水合物成藏、开采研究中的瓶颈问题.未来的研究应该着眼于水合物在纳米材料中生成和分解的传质传热作用,以此为主线将水合物技术和水合物成藏、开采研究中的核心问题进行统一协同研究.      

纳米技术在文物保护中的应用探索

探讨了将纳米材料和纳米技术用于文物保护的可行性，主要涉及纳米－有机高分子涂层和无机高分子和纳米薄膜的性能，同时论述了纳米技术用于石窟的崖体缝隙的灌浆技术的可能性。     

中国非常规油气勘探与研究新进展

全球油气勘探目标的转移和石油地质学的发展,具有从毫-微米孔喉的圈闭油气,逐渐向纳米孔喉的连续型油气聚集发展的趋势。近十年非常规油气资源在全球能源格局中的地位愈发重要,致密气、煤层气、重油、沥青砂等已成为勘探开发的重点领域,致密油成为亮点领域,页岩气成为热点领域。中国致密气、页岩气、致密油、煤层气等非常规油气资源勘探开发取得重要突破,油页岩、天然气水合物、油砂矿等有重要进展。中国非常规油气研究也取得重大进展,陆相敞流湖盆大型浅水三角洲砂体、湖盆中心砂质碎屑流沉积和湖相碳酸盐岩等,提供了湖盆中心储集体形成和分布的理论依据;创新发展了连续型油气聚集理念,明晰了连续型油气聚集的10个基本地质特征和2项关键标志,为大面积非常规油气规模勘探开发奠定了理论基础;系统表征了致密油气储层的纳米级微观孔喉结构,首次发现了纳米孔喉中油气的赋存,推动了纳米孔喉中油气流动机制和分布规律的研究。随着全球石油工业和纳米等技术的快速发展,提出了"纳米油气"概念,并指出这是未来石油工业的发展方向,需要发展纳米油气透视观测镜、纳米油气驱替剂、纳米油气开采机器人等换代技术,油气智能化时代即将到来。     

天然黏土矿物和腐殖酸对纳米乳化油吸持的实验研究

为探讨天然黏土矿物及有机质对纳米乳化油在多孔介质中迁移滞留的影响，本文选取高岭石和蒙脱石这两种黏土矿物以及有机质的典型代表腐殖酸，开展了单一矿物、有机质及有机矿质复合物对纳米乳化油的吸持批实验研究，并运用比表面积全分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等技术手段探讨了吸持机理。实验结果表明，介质对纳米乳化油的吸持均符合Freundlich模型；单一矿物及腐殖酸对纳米乳化油的吸持能力表现为：蒙脱石>腐殖酸>高岭石，有机矿质复合样品的吸持能力表现为：蒙脱石-腐殖酸>高岭石-腐殖酸，且均大于其对应的单一样品，出现了“1+1>2”的现象，表明介质组成越复杂，对纳米乳化油的吸持滞留程度越大。进一步分析证实，纳米乳化油主要通过氢键和疏水作用吸持在矿物和腐殖酸表面，表面结构性质是高岭石和蒙脱石吸持过程中的主导因素，因此蒙脱石具有更强的吸持能力，而腐殖酸的吸持主要通过颗粒间聚集作用来实现；对于复合样品，吸持主要通过氢键、配体交换和疏水作用结合来实现。腐殖酸与矿物的复合会增加吸持位点并且增强矿物表面疏水性，从而促进吸持。腐殖酸与纳米乳化油的共吸...     

3700数控测井系统的改进及应用

针对3700测井数据采集系统在实际工作出现的问题和不足，进行探讨和研究，并提出改进方法，从而解决实际工作中的问题，确保测井原始资料的全面和准确。     

壳聚糖包覆纳米铁镍双金属的迁移性能及其降解地下水中三氯乙烯的研究

地下水中三氯乙烯(TCE)严重威胁公众健康和环境安全,纳米零价铁原位注射技术可以还原降解TCE,但是应用中,纳米零价铁存在易氧化团聚而失活、迁移性差等问题。为此,利用天然高分子壳聚糖作包覆剂增强分散性和稳定性,镍作催化剂增强反应活性,成功制备获得壳聚糖包覆纳米铁镍双金属颗粒(CS Fe Ni)。沉降光谱实验表明包覆壳聚糖后纳米铁的分散稳定性得到增强,Zeta电位测试进一步证实颗粒表面负电荷增加,提高了静电排斥力,使得CS Fe Ni分散稳定性明显改善。柱迁移实验表明改性后的CS Fe Ni迁移能力得到提高。批实验表明CS Fe Ni能够高效降解TCE并能完全脱氯,研究结果为纳米铁原位注射技术的实际应用提供了理论基础和实验参考。     

金在热液流体中存在形式的讨论——“纳米效应”在成矿理论中的应用

热液作用是金矿化中极其重要的机制,金在热液中的存在形式具有十分重要的地质意义。自然界中金元素主要呈金属态存在,而且其粒度极为细小,在自然环境中几乎没有化学反应能将其离解成离子状态,人工合成的金络合物在地质环境中基本未被发现,说明金难以以络合物的形式存在于热液中。根据许多地质现象及"纳米效应"推断金在热液中可能主要呈金属态存在。     

层状硅酸盐矿物填料在聚合物中的应用及发展

高岭土、云母、滑石三种常见的层状硅酸盐矿物在聚合物中作为填料对聚合物的刚性，尺寸稳定性及其它物理化学性能如抗压，抗冲击，耐腐蚀，绝缘性有显著的影响。滑石粉可以提高填充材料的刚度冲击强度，硬度和降低线膨胀系数等；高岭土可增大材料的体积，提高塑料的绝缘强度，电阻，增强对红外线阻隔效果等；白云母有利于提高聚丙烯的刚性和屈服强度，冲击强度和断裂伸长率等。聚合物／层状矿物纳米材料的制备作为新兴的技术有着广阔的应用前景。     

纳米科技的发展与纳米矿物学研究

本文综述了新兴的纳米科技，介绍了纳米固体及ＴＥＭ，ＳＴＭ和ＡＦＭ研究方法。纳米科技的发展，开创了纳米矿物学研究的新领域。纳米矿物学研究促使矿物学者认识改造自然界进入一个新层次，将使地质学科向更高层次发展。     

四川盆地上三叠统须五段页岩微观孔隙结构及其控制因素

为了深入研究四川盆地上三叠统须五段陆相页岩储层微观孔隙结构,运用氩离子抛光扫描电镜(SEM)、低温氮气吸脱附以及相关地球化学分析实验等技术对该地区页岩储层的微观孔隙结构进行了研究,并对控制其纳米孔隙发育的主要因素进行了探讨。结果表明：四川盆地须五段页岩微观孔隙可分为有机孔和无机孔(粒间孔、粒内孔、晶间孔、溶蚀孔),微裂缝可分为构造微裂缝、有机质生排烃缝和成岩收缩缝等;孔隙结构类型以两端连通的圆柱孔、平行平面间的缝状孔和呈锥形的管孔为主;微观孔隙孔径分布区间大(1~80 nm),峰值主要集中于2~8 nm之间;以中孔(2~50 nm)为主,所占比例为6021%(或以黏土矿物孔为主,所占比例为4462%);页岩的有机质丰度和黏土矿物含量是控制纳米孔隙发育的主要因素。     

A Review of Research Progress in the Genesis of Colloform Pyrite and Its Environmental Indications

Colloform pyrite is a special form of nano-micro polycrystalline aggregation growth, for which a suitable term is "aggregates of nano-micro crystals". This kind of colloform texture is observed in various geological bodies, such as ancient sedimentary rocks, modern marine and lake sediments, various types of ore deposits, and modern seafloor hydrothermal vents. This paper summarizes the latest developments and research into the definition, formation mechanisms, and environmental indications of colloform pyrite. There appears to be three main formation mechanisms of colloform pyrite: pseudomorphic replacement; biogenic precipitation; and inorganic precipitation. The morphology, particle size, trace element content and preferential growth orientations of colloform pyrite microcrystals can be important indicators for sedimentary environments, hydrothermal activity, and ore-forming processes. We suggest that the microscopic features of nano-micro crystals in colloform pyrite and their aggregation growth patterns need further investigation. The relationships between formation mechanisms of colloform pyrite, organic activity and depositional environments require further exploration. To reveal the nature of nano-micro grain aggregation growth in colloform pyrite and analyse its growth environment and evolutionary history, it is supposed to apply nanoscientific and nanotechnological methods, further integrate consideration of macroscopic geological backgrounds and microscopic mineral growth phenomena, combine high-resolution imaging systems and in situ quantitative microanalysis methods and constitute a mergence of earth science, thermodynamics and kinetics, life science, material science, and chemistry in the study.