镁铝复合氧化物的水热转化机制

<正>水滑石(Mg6Al2(OH)16CO3·4H2O,HT)具有类水镁石的八面体结构层,层间二价阳离子部分被三价阳离子取代使得片层带有一定的负净电荷,由其层间可交换的阴离子以平衡。根据二价、三价金属离子以及层间阴离子的种类和数量的不同,可组成一类阴离子黏土(多金属复合金属氢氧化物)。焙烧-复原效应(又称"结构记忆效应")是水滑石最为独特的性质,指水滑石焙烧后形成的复合金属氧化物(LDO)在水溶液中会重新水合构筑形成水滑石结构。早在21世纪90年代,有学者发现在玄武岩玻璃(主要成分为     

蒙脱石热处理产物的微结构变化研究

本文对广东和平蒙脱石及其热处理产物进行了化学分析、差热和热重分析、X射线粉末衍射分析、红外吸收光谱分析、扫描电镜、原子力显微镜及魔角旋转核磁共振等研究。结果表明,蒙脱石在热处理温度为126℃-148℃时,主要脱出吸附水和层间水,这一脱水过程是可逆的。当热处理温度达到659℃时,蒙脱石八面体片中的羟基开始脱失,但层状结构仍然保持,这种羟基的脱失过程对应着八面体片中AlⅥ向AlⅣ的转变。当温度达到900℃时,蒙脱石的层状结构完全被破坏,并有新的矿物相μ-堇青石产生。当温度为1200℃时,则出现方英石及莫来石相。当热处理温度达到1350℃时,方英石及莫来石的含量略有减少,并出现较多的含铁堇青石相。     

铁铝复合氧化物对土壤Mn、Pb和Cd有效性的影响

利用氧化物对土壤重金属的吸附特性,研究了添加铁铝复合氧化物对土壤Mn、Pb和Cd有效性的影响。结果表明,在土壤中添加氧化物后,土壤中3种重金属的交换态含量明显降低。14天时间,添加铁铝氧化物后,土壤中交换态Mn、Pb和Cd的含量分别降低了64.8%、52.9%和89.51%,可见铁铝氧化物明显降低了土壤中Mn、Pb和Cd的有效性。通过方程拟合,建立了氧化物对土壤中交换态Mn、Pb和Cd的吸附模型,其中以Elovich方程和权函数方程拟合度较好,其次是抛物线扩散方程。     

磁性纳米复合氧化物固体酸催化剂的制备及酯化性能

固体酸催化剂的无腐蚀、环境友好和可循环使用等特点使其成为无机液体酸的最佳替代物.磁性纳米固体酸具有优于常规固体酸催化剂的催化活性及分离简单的特性.用共沉淀法分别合成了一系列三组分TiO2-Al2O3-Fe3O4(TAF)和CeO2-Al2O3-Fe3O4(CAF)及四组分ZrO2--Al2O3-Fe3O4(ZACF)磁性纳米复合氧化物固体酸催化剂,通过电感耦合等离子体原子发射光谱、比表面积测定、X射线衍射、透射电镜、热重分析和红外光谱等对其进行了表征,并利用酯化反应作为探针反应评价了其催化性能.结果表明,合成的磁性纳米固体酸催化剂在酯化反应中表现出很好的催化活性.     

Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石及镁铝尖晶石晶格内扩散与分馏的理论计算研究

斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石作为辉石族、石榴石族以及尖晶石族中的重要端元,是地球上地幔主要组成矿物。Li同位素是重要的地幔地球化学示踪剂,其在橄榄石、辉石和石榴石等地幔矿物中的扩散分馏的性质对理解Li同位素作为地幔地球化学示踪剂非常重要。我们通过经典力场经验势方法,从原子尺度上计算研究了不同温压条件下Li同位素在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石晶格中分别通过不同的填隙机制和取代空位机制迁移的活化能和其在不同晶格位上的分馏效应。我们发现Li同位素是通过取代空位机制在斜顽辉石、镁铝榴石和镁铝尖晶石中进行迁移扩散。Li同位素在不同晶格位上的分馏作用计算表明,在三种矿物中重同位素7Li会更多地进入晶格填隙位中,而6Li则相对更多进入Mg位。温度是影响这种分馏作用的一个关键因素,相应的结果可用来解释地幔Li同位素组成特征及冷却条件下的同位素分馏等科学问题。     

叶蜡石高温相转变的实验研究

通过差热分析、X射线衍射分析、红外光谱分析和魔角旋转核磁共振等测试手段,研究了日本广岛胜光山叶蜡石在20~1 300 ℃下煅烧的相转变过程。结果表明,叶蜡石的高温相转变经历了4 个阶段:叶蜡石阶段(室温~662 ℃),偏叶蜡石阶段(662~1 100 ℃),不定形SiO2 与莫来石形成阶段(1 100~1 200 ℃)和莫来石与方石英共存阶段(1 300 ℃~)。叶蜡石在662 ℃时失去结构水转变为偏叶蜡石。偏叶蜡石从1 100 ℃开始转变为莫来石,同时伴随有不定形SiO2 生成。1 300 ℃时,不定形SiO2 进一步结晶形成方石英。     

铁、锰和铝氧化物吸附硒的行为研究

表生环境中,吸附是硒进入固相沉积环境的重要途径之一。为了厘清硒氧阴离子团吸附行为及其影响因素,本文选择赤铁矿、二氧化锰和氧化铝作为吸附剂,采用批次实验的方法,研究了溶液pH、硒浓度以及反应时间等对硒的吸附影响。结果表明:为了达到较理想的吸附效果,溶液的pH应控制在4~6之间,在室温、pH为5时,赤铁矿、二氧化锰和氧化铝对亚硒酸盐的饱和吸附量分别约为1.62×10-3、0.33×10-3和1.07×10-3,对硒酸盐的饱和吸附量分别约为1.0×10-3、0、0.55×10-3;其吸附规律均符合Langmuir等温吸附方程,且理论最大吸附量与实验得出的最大吸附量基本一致。运用准一级动力学、准二级动力学、Elvoich方程和颗粒内扩散模型4种动力学模型对实验数据进行拟合,发现硒吸附过程运用准二级动力学方程表示时相关性最好,表明了硒氧阴离子团在铁、锰、铝氧化物表面的吸附过程较为复杂,可能涉及表面物理吸附和颗粒扩散等过程。     

铝离子对黑云母溶解/转化的制约及机制研究

采用X 射线衍射、傅里叶红外光谱、热重分析、透射电子显微镜和穆斯堡尔谱等手段,研究了 Al3+对黑云母溶解/转化过程的影响,重点分析了不同Al3+浓度作用下黑云母转化产物的矿物学特征及黑云母转化机制.结果显示,Al3+通过水解作用产生质子,加速黑云母片层的溶解及转化.当Al3+浓度较低时(0.01～0.10mol/L),Al3+水解产生的较少量质子对黑云母片层结构溶解有一定促进作用,转化产物以蛭石、水黑云母和绿泥石为主,优先溶出的Fe 聚集成核,同时吸附溶出的Si,形成具有核壳结构的球形纳米颗粒和结晶良好的赤铁矿.当Al3+浓度较高时(0.30～0.60mol/L),Al3+水解产生大量质子,显著加速黑云母结构溶解,黑云母转化产物主要为高岭石和弱结晶的铁氧化物.Al3+能明显改变黑云母的溶解速率及转化产物,从而影响黑云母的风化过程.     

SO4^2-改性铁铝复合层柱粘土的制备及其催化性能研究

由共聚法制得的铁铝复合交联剂交换钠基蒙脱石层间的水合钠离子,再经SO42-改性处理制备了铁铝复合层柱粘土固体超强酸催化剂.利用xRD、FT-IR和BET法对催化剂的结构进行了表征.以乙酸正丁酯的合成反应为探针反应对催化剂的活性进行了测试.通过正交实验确定了铁铝复合交联粘土SO42-改性最佳工艺条件.研究了催化剂对探针反应的选择性及重复使用情况.结果表明:在由实验确定的最佳改性工艺条件下,乙酸的转化率达92.2%,反应中无副产物产生,催化剂具有较好的重复使用性能.     

煅烧铝柱撑蒙脱石材料结合态Fe(Ⅱ)对邻硝基苯酚的还原转化研究

通过铝盐与蒙脱石(Na-Mt)反应制备了铝柱撑蒙脱石(Al-Mt),同时采用X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对在不同温度(200~600℃)下煅烧获得的铝柱撑蒙脱石产物(At-Mt-X)进行表征。探讨Fe(Ⅱ)与Al-Mt-X所形成的复合系统对邻硝基苯酚(2-NP)的吸附-还原降解行为,包括铝柱撑蒙脱石的煅烧温度、煅烧铝柱撑蒙脱石的表面酸位变化以及溶液pH值等条件对邻硝基苯酚还原转化的影响。结果表明,由于随着煅烧温度的升高,煅烧铝柱撑蒙脱石表面酸性位点会逐渐减少,使得其对Fe(Ⅱ)的还原性能增强;煅烧温度高于500℃时,煅烧改性产物与Fe(Ⅱ)形成的Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统显著提高了Fe(Ⅱ)物种的还原活性,因而有效增强对2-NP的还原降解。此外,Fe(Ⅱ)/煅烧铝柱撑蒙脱石复合系统对2-NP的还原降解符合准一级反应动力学方程,表观速率常数(k)随pH值和铝柱撑蒙脱石煅烧温度的升高而增大。作为一种功能性矿物材料,煅烧铝柱撑蒙脱石在缺氧环境下能有效促进吸附态Fe(Ⅱ)物种对污染物的还原降解,煅烧温度与pH值是其中两个重要的制约因素。     

^29Si,^27Al Magic—Angle—Spinning Nuclear Magnetic Resonance（MAS NMR） Studies of Kaolinite and Its Thermal Transformation Products

²⁷Al,²⁹Si MAS NMR studies of kaolinite and its thermal transformation products show that in the kaolinite-mullite reaction series there is an extensive segregation of Al₂O₃ and SiO₂ and the reaction of Al₂O₃ with SiO₂ to form mullite is the main path of mullite formation. At about 850° C, the peak intensity of A1(V) reaches its maximum and with the further rise of temperature the A1(V) signal completely disappears. At about 950°C, γ-Al₂O₃ accounts for about 71% of the material phases containing Al atoms. In the series there is no obvious presence of Al-Si spinel. The²⁷Al and²⁹Si MAS NMR spectra show that there is an obvious difference between the temperature points for Al-O₂(OH)₄ octahedral sheet collapsing and Si-O₄ tetrahedral sheet breaking down.     

仇山酸化钙基膨润土的 27Al和 29Si 魔角旋转核磁共振谱及脱色率研究

对用不同酸度处理的仇山钙基膨润土进行了化学分析、X射线衍线（XRD）、^27Al和^29Si魔角旋转核磁共振（MAS NMR）、吡啶吸附样品的红外光谱（IR）、比表面积、阳离子交换容量（CEC）和脱色率等测定。结果表明，随着处理酸度的增加和蒙脱石中阳离子的溶出，它的d(001)的衍射强度降低，同时其Si和Al原子局域结构环境发生了显著的改变，Al原子由Al^Ⅵ变成Al^Ⅵ，Si原子由Q^Si(0Al)结构向Q^4Si(0Al)和Q^3Si(1OH)结构转变。八面体片阳离子的溶出和Si,Al原子局域结构环境的转变，显著地增加了比表面积和孔结构；Al^Ⅵ向Al^Ⅵ的转变形成了Lewis酸中心，而Si原子局域结构环境的改变形成了Br φnsted酸中心。膨润土脱色率随处理酸度增加的本质原因是在Si和Al原子局域环境的变化过程中，在其表面分别形成了Brφnsted酸中心和Lewis酸中心。     

Characterization of arsenate adsorption on amorphous Al gels with Keggin structure by Fourier transformed infrared spectroscopy and MAS <Superscript>27</Superscript>Al NMR

Fourier transformed infrared spectrometry (FTIR) and 27Al Magic Angle spinning (MAS) nuclear magnetic resonance spectroscopy were employed to characterize arsenate adsorption on amorphous Al gels with Keggin structure at pH =4–10. These studies have proven that: the surface complex species of arsenate show significant differences under acidic and alkaline conditions, which was deduced based on the As-O stretching vibration bands located respectively at 774 and 870 cm-1; poorly crystalline Al13 (or Al)-arsen...