我国矿物材料研究进展(2000-2010)

本文介绍了我国关于矿物材料定义、分类及矿物材料学内涵的讨论及其发展现状,系统综述了近十年我国功能矿物材料(包括环境、光功能、电功能、声功能、生物医用等矿物材料)、结构矿物材料(包括矿物聚合材料、矿物摩擦材料、矿物复合材料)和纳米矿物材料的研究进展.资料表明:近十年来环境矿物材料依然是我国矿物材料研究最活跃的领域,其中固体废弃物利用研究得到明显加强,电、光、声学功能矿物材料研究相对不足.结构矿物材料方面,矿物聚合材料研究的兴起引人注目.纳米矿物材料则仍以聚合物/层状结构硅酸盐纳米复合材料研究为主.我国矿物材料研究存在的主要问题是研究方向分散、创新性不强、成果推广应用薄弱.笔者指出,今后我国矿物材料研究应更紧密地结合国家经济社会发展的需要和我国矿物资源的特点,大胆创新研究方法和思路,在进一步加强基础研究的同时,更加重视成果的应用与推广.     

黏土矿物基酶复合体系的理性构建及催化性能

黏土矿物作为一类天然纳米结构硅酸盐非金属矿物材料,以其比表面积大、生物相容性好、价廉易得等优势而成为酶固定化、构建纳米结构酶复合体系的理想载体。本文综述了近年来以黏土矿物为载体构建的纳米结构酶复合体系及其应用进展,包括以黏土矿物为载体制成的纳米结构酶,以改性黏土材料为载体制成的纳米结构复合酶,以及以改性黏土矿物为囊壁材包封酶制成的黏土矿物基纳米复合酶仿生微囊。纳米结构酶复合体系的构建,不仅提高了酶的催化效率,还增强了酶在复杂环境中的耐用性和重复使用性,在降低酶工业化成本的同时,也为黏土矿物的高值化利用开拓了新方向。     

矿物材料学中的纳米组装工程

原子分子组装是材料制备的新方法 ,能够人为调节控制材料性能。在研究矿物材料的基础上文章试图提出矿物材料“纳米组装工程”概念 ,主要包括分子原子组装工程、宏观组构工程、结晶调控三个方面 ,这种在宏观和微观原子、分子尺度上进行组装的纳米结构工程必将推动矿物材料发展。这种方法不但能够开发天然岩石矿物 ,而且 ,能够为材料科学的研究提供很多新线索和课题。(1)对矿物进行纳米级别的分子原子组装工程是获得新材料的有效方法对石墨进行纳米结构工程得到石墨层间化合物。石墨层面内 ,碳原子以ｓｐ2 杂化轨道电子形成的共价键及 2 ｐｚ…     

矿物储氢研究

目前多孔固体材料储氢的研究已由传统多孔活性碳储氢扩展到了新型多孔碳材料储氢、有机 -金属复合多孔材料储氢及矿物储氢等领域。本文提出了矿物储氢的概念,指出具有储氢功能的矿物主要是具有结构性纳米孔道的结晶物质,其纳米孔道可在一维或多维尺度上分布。对晶体石墨、沸石、坡缕石 -海泡石族矿物作为储氢材料的实验研究进行了评述,并对矿物储氢的机制进行了探讨;文中最后对矿物储氢的研究方向进行了展望。     

矿物材料研究现状及发展前景

矿物材料研究成果和应用程度是衡量一个国家经济和科技的发达水平。在综述建筑、化工、冶金工业、机械工业、造纸工业、环境保护工业、农业、陶瓷业、电子光电工业等九个行业的矿物材料研究和应用状况的基础上,提出矿物材料在深加工、纳米矿物材料特性研究和新型矿物材料研制等的发展方向。     

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。     

纳米矿物及其环境效应

纳米矿物作为连接原子/分子和块体矿物材料的桥梁,在建立矿物微观反应机制和宏观现象的研究中具有重要的意义.随着纳米地质学的迅速发展,纳米矿物在地表环境中的分布、存在形式及其反应活性引起了越来越多关注.综述了天然环境中常见的纳米矿物的成因、存在方式、特殊的尺寸效应、团聚行为、生物/非生物界面反应的分子机制,及其对地表环境和元素生物地球化学循环的影响;着重介绍了具有重要环境意义的纳米矿物与其对应的大尺寸矿物颗粒在吸附行为、溶解速率、团聚状态、催化活性、界面电子传递效率等方面的差异.对于纳米矿物与其对应的宏观矿物晶体之间差异的研究,有助于全面认识矿物对各种地质过程的作用,对于推动地球科学向更加微观和深入的方向发展具有极其重要的意义.      

纳米尺度下的生物矿物和生物矿化:基于介晶的视角

纳米地质学的兴起和发展,促使地质工作者从纳米尺度重新认识固体地球物质,将对地球科学的各个领域产生广泛而深刻的影响.作为纳米地质学的重要分支,纳米矿物学也将走出传统矿物学只把矿物看成理想晶体点阵的局限,从纳米尺度深入探究矿物包括生物矿物在内的矿物结构与性质,突破口之一是介晶.介晶是一种特殊的结晶纳米结构,近年来得到了物理学家和化学家尤其是材料化学家越来越多的关注.介晶是非经典结晶过程产物,以纳米颗粒为基本构筑单元,具备纳米颗粒的性质和宏观尺寸.现已发现,许多生物矿物如脊椎动物骨骼和牙齿、贝壳珍珠层、蛋壳、海胆骨针、有孔虫和珊瑚等都具有介晶结构.因此,从纳米尺度和介晶角度重新理解生物矿化,有助于揭示生物矿物中纳米多级结构的成因机制,拓展纳米矿物学的科学内涵.首先介绍生物矿化和生物矿物的基本概念,之后对介晶的概念和结构特征进行阐述,最后介绍生物矿物中的介晶结构及介晶形成的典型机制,涉及有机基质辅助、物理场驱动、矿物桥或有机桥连接、空间限域、取向附集和晶面选择性分子作用等多种物理化学过程,有望进一步推动纳米矿物学的发展.      

纳米结构矿物的特殊结构和表-界面反应性

纳米矿物是纳米地球科学（Nanogeoscience）的核心研究对象之一.鉴于"纳米矿物"的概念在实际运用时较宽泛,有时与经典定义不符,建议用"纳米结构矿物"代替"纳米矿物",并简析了纳米结构矿物（Nanostructured Minerals）的概念.以管状纳米结构矿物（埃洛石和伊毛缟石）、球状纳米结构矿物（水铝英石）、层间纳米结构矿物（蒙脱石和伊/蒙混层矿物）和多孔纳米结构矿物（硅藻质蛋白石）为例,分析了纳米结构矿物的结构、表面基团的特殊性及其所衍生的特殊界面反应性,讨论了它们对矿物资源利用和油气生成等地球物质循环过程的重要意义.      

铁矿物催化氧化技术在水处理中的应用

广泛存在于地下水中的各种有机污染物严重影响着水资源的安全利用,常见的水处理工艺对持久性有机污染物去除效果不够理想。近年来,天然含铁矿物作为催化剂,催化过氧化氢的化学治理方法对各种有机污染物去除效果显著。概述近年来主要含铁矿物、负载型矿物和纳米矿物材料催化过氧化氢在地下水有机污染去除中的应用,探讨了该领域的发展现状和存在问题,并对其应用前景进行展望。认为天然矿物材料具有成本低、在地壳中含量高、环境友好等特点,可用于多种有机污染物的去除与降解。但处理过程中,天然有机质的作用、纳米矿物材料的毒性和地球化学归宿问题应该做进一步研究。