Zn_3(PhCH=CHCOO)_6(phen)_2·H_2O的纳米晶结构计算及环境属性

Zn3(PhCH=CHCOO)6(phen)2.H2O晶体具有与锰氧化物及锰氢氧化物类似的微结构,在生成环境与晶体化学微结构方面有明显的环境属性,是一种新生环境矿物.为研究其纳米晶结构、最佳纳米尺度和环境矿物属性,在溶液法合成该配合物晶体的基础上,采用纳米晶参数计算方法,对该配合物纳米级微粒的晶胞数、原子数、表面原子数和表面活性随微粒在纳米尺度范围内的变化进行了计算,对比锰氢氧化物结构,发现该配合物晶体活性、表面效应与颗粒尺度有密切关系,内部结构具有鲜明的环境属性.结合晶体颗粒的比表面积与总原子数相对颗粒尺度的变化关系,理论上确定了该颗粒最佳纳米化尺度为138nm,为此类物质纳米晶在环境方面的研究应用奠定了基础.     

花岗岩风化壳中稀土纳米微粒的提取、表征及赋存状态研究

研究风化壳中纳米微粒的稀土元素特征,对于从微观层面揭示我国华南风化壳型稀土矿床成因具有重要意义。以广西平南富稀土花岗岩风化壳剖面(ΣREE_max含量1 201 ×10^-6)为典型案例,采用物理方法(超纯水,MQW)和化学方法(Na₄P₂O₇, TSPP)两种技术手段,提取了花岗岩风化产物中的纳米微粒(1~100 nm)。进而采用中空纤维流场流分离-电感耦合等离子质谱仪联用技术(HF5-ICP-MS),对纳米微粒进行了连续分离和表征,同步获得了不同粒径纳米微粒中REE的含量特征。结果指示,化学提取剂TSPP能有效打破花岗岩风化产物中的大颗粒团聚体,它对纳米微粒的提取效率比物理提取方法高10²~10³倍。在TSPP提取的纳米微粒悬浮液中,REE含量(ΣREE_TSPP含量)最高可占到风化产物全岩REE总量(ΣREE含量)的80.5 %。纳米微粒主要分布于2~5 nm和10~30 nm两个粒径区间,另有少量粒径为30~80 nm的纳米微粒出现。其中,在2~5 nm微粒中,REE峰位与有机质大分子峰位对应,指示二者在离子键合作用下形成了聚合体。而在10~30 nm微粒中,REE峰位与Al元素峰位相对应,指示REE被黏土矿物纳米微粒吸附或离子交换。此外,本研究还发现轻稀土(LREE)与重稀土(HREE)在纳米微粒中的分布并不一致。其中以La、Ce、Pr和Nd为代表的LREE元素集中出现在2~5 nm和10~30 nm的纳米微粒中,而以Tb和Lu为代表的HREE元素除了在上述两个粒径的纳米微粒中有含量显示外,还分布于30~80 nm的纳米微粒中,指示了花岗岩风化产物中可能存在着相对独立的、与有机质和黏土矿物无直接关联的重稀土纳米微粒矿物。上述发现为进一步认识风化壳型稀土矿床中稀土元素的赋存状态和富集分异过程提供了新的启示。     

Al13-两性表面活性剂复合插层蒙脱石的合成与结构特征研究

蒙脱石是一种2∶1型层状硅酸盐粘土矿物,具有纳微米级粒径、大比表面积、层间可膨胀性等特点。由于其结构片层中的八面体或四面体中存在类质同象替代,结构层通常带有负电荷,自     

我国若干典型石墨矿山石墨的矿物学特征

为查明我国典型矿石墨的矿物学特征,采用XRD、FESEM-EDS、TEM和Raman光谱等表征手段对来自不同产地石墨样品的成分、结构与性质进行了研究。结果表明,晶质与隐晶质石墨分别由微米级和纳米级石墨鳞片组成,主要的区别为前者有更大的微晶尺寸;各样品均为2H型石墨结构,同时不同程度地含有3R型多型,轴长a=0.243~0.249 nm,c=0.672~0.677 nm,晶胞体积V在0.0347~0.0362 nm3之间,晶胞体积随晶体结构中O含量的增加而增大。天然产出石墨的石墨化度较高,最高可达1,由于后期地质作用或人工加工改造,引入次生缺陷,导致其石墨化度降低,结构无序度增高。晶质和隐晶质石墨的氧化起始温度分别为700~800℃和600~650℃,粒度越细的晶质石墨氧化起始温度越低。在水中石墨表面荷负电,p H为10.5时具有带电量的极大值,晶质石墨疏水性和导电性均强于隐晶质石墨。     

纳米地球化学:穿透覆盖层的地球化学勘查

盖层下方隐伏矿成矿及伴生元素如何穿透覆盖层到达地表,是深穿透地球化学迁移机理研究的热点。笔者以隐伏铜镍矿和金矿为例,同时采集地气、土壤、矿石样品,使用透射电子显微镜(TEM),对样品中微粒物质的粒径、形貌、成分、结构进行了观测,发现微粒具有下列特点:(1)广泛观测到的微粒成分是铜及铜合金,金只在金矿上方土壤孔隙气体中能被观测到;(2)单个金属微粒粒径主体为几十nm,也有个别小到几个nm,大到上百个nm,微粒大多呈团聚体;(3)微粒晶形完整,内部原子呈有序晶体排列;(4)迁移柱实验表明纳米微粒具有快速迁移能力。在地气、土壤和矿石中同时观测到纳米级金属微粒,粒径大小、微粒形态、元素组合都非常相同或相近,表明两者具有来源一致性并具有序晶体结构,表明形成于内生作用。这是首次同时观测到矿石、土壤、气体介质中具有继承性关系的纳米金属微粒。矿石中纳米级金属微粒通过与微气泡表面相结合,以地气流为载体,或纳米微粒本身具有类气体性质,可以克服重力影响,穿透厚覆盖层迁移至地表,到达地表后一部分纳米颗粒仍然滞留在气体里,另一部分被土壤地球化学障(粘土、胶体、氧化物等)所捕获。这为深穿透地球化学从描述性或推测性模型走向实证性科学迈出了重要一步,为利用土壤作为采样介质、精确分离含矿信息用于寻找外来盖层下的隐伏矿提供了纳米地球化学技术。     

蒙脱石层电荷与有机改性蒙脱石凝胶性能关系研究

利用自然沉降法提取了山东两不同产地膨润土中的钙基蒙脱石矿物M1和M2,利用结构式推算法计算了两提纯蒙脱石的层电荷:M1单位半晶胞的层电荷为0.38,M2单位半晶胞的层电荷为0.59;利用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱石进行有机改性,并对有机蒙脱石凝胶性能和层电荷的相关关系进行研究。研究发现:蒙脱石单位半晶胞的层电荷越低,在水中的分散性越好,越有利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石在二甲苯和乙醇体系中的凝胶性能越好(如M1);蒙脱石单位半晶胞的层电荷越高,在水中的分散性越差,越不利于十八烷基三甲基铵阳离子的插层,相应有机改性蒙脱石产品的凝胶性能较差(如M2)。     

甘肃金昌红泉镁基膨润土属型分类

膨润土是一种以蒙脱石为主要成分的粘土类矿物。确定膨润土的属型,实质上是依据蒙脱石晶层间吸附阳离子的种类及其丰度。 (一) 蒙脱石吸附阳离子的主要原因 1.蒙脱石是属于一种2:1层状结构,即由二个硅氧四面体片夹一个铝氧八面体片构成的层状体。蒙脱石因四面体中Al~(3+)置换Si~(4+)和八面体中Mg~(2+)置换Al~(3+),使蒙脱石晶层间产生永久性负电荷,为了保持晶格电荷平衡,因而晶层间具有吸附阳离子和交换性阳离子的性能。     

深层龙马溪组页岩气藏黏土矿物水岩作用微观机制

水岩作用对页岩气藏的地球化学特性和高效开采研究具有重要的意义。为研究我国西南龙马溪组深层页岩气藏水岩作用的微观机制,针对龙马溪组深层页岩组构特征,建立了深层页岩典型黏土矿物(镁蒙脱石、铁蒙脱石和伊利石)水岩作用的分子动力学模型,分析含水量、温度和矿物特征变化对晶胞层间距和水分子扩散系数的影响,通过实验验证水岩作用对典型矿物微观结构的影响程度。研究表明,随着层间水分子数量增加,蒙脱石和伊利石晶胞层间距增大;随着温度增加,蒙脱石和伊利石晶胞层间距变化不明显,层间水分子扩散系数增加;含水量和温度一定,蒙脱石晶胞层间距远大于伊利石,而伊利石的晶胞层间水分子扩散系数远大于蒙脱石,且镁蒙脱石大于铁蒙脱石晶胞层间距,而铁蒙脱石的水分子扩散系数大于镁蒙脱石。上述研究表明,水含量增加会加剧典型黏土矿物晶层破坏的程度,而温度升高会引起典型矿物晶层破坏速度的增快。与浅层页岩相比,温度升高可能导致深部页岩水岩作用更加剧烈。     

直接/间接作用模式下一株短小芽孢杆菌对蒙脱石层间域特性的影响研究

为探讨直接/间接作用模式下土壤常驻菌对蒙脱石层间距、层电荷及层间介质的影响,从绵阳地区紫色土壤中分离选取1株短小芽孢杆菌,利用透析袋,建立土壤菌与蒙脱石"接触"与"非接触"体系进行相互作用实验。作用5 d后的结果表明,蒙脱石样品层间距变小,样品M-1和M-2的d001值从1.486 nm分别减小到1.246 nm和1.257 nm,单位半晶胞层电荷数减少,且ξMMTξM-2ξM-1,FTIR分析显示作用后蒙脱石样品出现来自蛋白质酰胺Ⅱ带及蛋白质分子甲基的新特征峰,层间水分子3434 cm-1、1637 cm-1处的峰发生偏移,此外阳离子交换容量也发生明显改变。土壤菌的生物作用能改变蒙脱石的层间距、层电荷及层间介质,使其结构和性质发生改变。对比2种作用方式与作用后蒙脱石层间域特性的改变分析可知,接触作用对蒙脱石层间域特性的改变效果强于非接触作用。     

滑石的最小及最佳纳米粒子的结构表征与计算

从纳米科技的角度出发 ,阐述了滑石纳米化研究的必要性。为了更充分地了解纳米滑石的性质 ,开拓纳米滑石应用的新领域 ,以矿物晶体结构、晶体化学理论为基础 ,根据滑石的晶胞参数、原子排列的特点等 ,提出了其最小纳米微粒的假设。通过对滑石微粒的晶胞数、原子数、平行 (0 0 1)面表面原子数及其比例的计算 ,分析讨论了它们与滑石微粒尺度的相关规律 ,同时在理论上对滑石微粒的最佳纳米尺度进行了确定     

蒙脱石剥离方法的对比与选择

以氯化锂、正丁基锂、葡萄糖酸为剥离剂,采取离子交换和插层反应等方法剥离蒙脱石,分别采用X射线衍射分析、扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜测试手段对样品的晶体组成、形貌和微观结构进行了表征。上述结果表明,用氯化锂剥离后,样品由片层构成,分散性良好,蒙脱石(001)晶面的衍射峰峰位(2θ)向左偏移了1.2°,相应的晶面间距增大了0.27 nm,部分为薄层状结构,厚度5~10 nm,边缘发生了卷曲;正丁基锂剥离后,蒙脱石(001)晶面的衍射峰基本消失,层状结构遭到破坏,蒙脱石基本被剥离成了单层状结构,也有厚度10~15 nm的小片层;用葡萄糖酸剥离的蒙脱石层状结构无序度增加,蒙脱石的层堆积明显。通过对比上述3种方法所剥离的蒙脱石,可认为氯化锂及正丁基锂对钠基蒙脱石的剥离效果优于葡萄糖酸的剥离效果,且以正丁基锂剥离的效果最佳。     

微粒矿物的地球化学活性与生物活性

微粒矿物的粒径为几个纳米到几十个微米,因其颗粒小、表面积大,具有不同于块体矿物的表面结构和化学活性。本文将主要讨论这一粒级矿物的地球化学活性和生物活性。１矿物微粒的物理化学特性微粒矿物的物理化学性质主要取决于微粒的表面化学性质与体积效应,即表面原子结...     

天然晶质富Ti和Fe2+硅钛铈矿的晶体结构

对产于内蒙白云鄂博晶态富Ti和Fe2 的硅钛铈矿Ce4Fe2 (Ti,Fe2 )2Ti2Si4O22进行了晶体结构的精测,求得晶胞参数:a=1.34656(15)nm,b=0.57356(6)nm,c=1.10977(12)nm,β=100.636°(2),晶胞体积V=0.84239(16)nm3。单位晶胞中的分子数Z=2。晶体结构测定中分别用P21/a和C2/m空间群来进     

新矿物丁道衡矿的晶体结构

对产于内蒙白云鄂博晶态富Ti和Fe2+的硅钛铈矿族新矿物丁道衡矿Ce4Fe2+(Ti,Fe2+)2Ti2Si4O22进行了晶体结构的精测,求得晶胞参数:a=1.34656(15)nm,b=0.57356(6)nm,c=1.10977(12)nm,β=100.636(2)°,晶胞体积V=0.84239(16)nm3。单位晶胞中的分子数Z=2。晶体结构测定中分别用P21/a和C2/m空间群来进行晶体结构解析,解析表明,两种结构模型最终得到的R因子分别为0.026和0.021。两种结构精修后的原子坐标、键长键角都完全合理。根据结构分析及衍射数据消光规律统计认为,丁道衡矿的空间群应该为P21/a,而C2/m为赝对称空间群,结构属于具有C2/m赝对称的P21/a超结构,是一种超结构的新类型。     

制备方法对纳米TiO2介孔柱撑蒙脱石结构和性能的影响

分别通过离子交换方法和离子交换-水热法制备纳米TiO2介孔柱撑蒙脱石,利用XRD、DSC-TG、N2吸附-脱附等方法对材料进行结构特征与性能的表征。实验结果表明,传统的离子交换方法可使制备的钛柱撑蒙脱石比表面积、孔体积增大;离子交换-水热法可使TiO2介孔柱撑蒙脱石中锐钛矿晶型更好,晶粒变大,柱撑蒙脱石结构更稳定,而且水热的温度越高,所需反应时间越短,锐钛矿的晶型更好,发育更完善。     

纳米金属微粒发现——深穿透地球化学的微观证据

在400m深度隐伏铜镍矿上方气体和固体介质中同时发现纳米级铜等金属微粒。透射电镜下显像直观、质感,图像清晰。单个金属微粒呈球形或椭球形,多个微粒大多构成团聚体。单个金属微粒粒径主体在几十纳米,最小到10nm,大到上百个nm。微粒具有有序晶体结构。原位测量微粒成分为:①单一成分纳米自然铜微粒;②金属复合成分纳米微粒Cu-Fe,Cu-Ag,Cu-Cr,Cu-Ni,Cu-Fe-Mn;③含有Si、Al、Ca、O、P复杂成分的纳米Cu微粒。在地气和土壤中微粒大小、形貌特点和成分基本相似,同时微粒具有有序晶体结构。以上事实说明二者之间具有成因联系,即都来自于矿体。在实验室建立的模拟迁移柱,证实纳米金属微粒具有极强的穿透能力和快速迁移能力。这不仅为深穿透地球化学提供了直接的微观证据,而且为利用土壤作为采样介质的微粒分离深穿透地球化学技术寻找隐伏矿具有重要的应用价值。     

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。     

柱撑粘土的晶体结构模型

根据X射线衍射、电子探针等实验数据综合分析和理论计算，讨论了柱撑基团[Al13O4(OH)24(OH2)12]^7 和[Ti20O32(OH)12(OH2)18]^4 在粘土矿物结构单元层层间的分布，铝基和钛基的笼状离子作用范围分别相当于粘土矿物的10个和6个晶胞。羧基铝柱撑蒙脱石层间孔道高度为0.9-1.2nm，直径为1.5nm；理论孔道率为84％，有效孔道率为56％。钛基柱撑蒙脱石的层间孔道高度为1.34-1.60nm，直径为1.0nm，理论也道率为75％，有效孔道率为50％。根据柱撑离子基团的两种类型，可把柱撑粘土分为Keggin型柱撑粘土和Dawson型柱撑粘土。     

铁盐水解法制备铁层柱蒙脱石及其结构特性研究

利用低角度X射线衍射、红外光谱、喇曼光谱及孔结构分析,研究了用铁盐水解法制备的铁层柱蒙脱石的结构与性质。所制得的铁层柱蒙脱石以介孔型层离结构为主,微孔型柱撑结构为辅。前者为蒙脱石片层与铁离子水解产生的聚合羟基铁簇合物堆垛而成的卡房状结构,与d值为6.4±1.0nm的X射线衍射宽峰相对应;微孔型柱撑结构则与d值约1.5nm的(001)衍射峰相对应。所合成的系列铁层柱蒙脱石中最大的比表面积和孔容分别为215.7m2/g和0.291mL/g。500℃热处理后,仍保存铁层柱蒙脱石的介孔结构。铁层柱蒙脱石富含阴离子(NO3-),并作为平衡铁水解聚合物正电荷的反离子而稳定存在,可为磷钨酸离子[PW12O40]3-所交换。铁层柱蒙脱石的新型结构和特殊性质在催化剂、载体与吸附剂等领域具新的应用前景。     

纳米级高岭石晶胞数、原子数和晶面原子数的计算与研究

以矿物晶体结构、晶体化学理论为基础，通过对纳米级高岭石颗粒的晶胞数、原子数以及平行(001)面的表面原子数的计算，讨论了它们与纳米级高岭石颗粒尺度大小的相关规律，并结合纳米微粒的特性对其进行了简要分析。