非金属矿物原料应用现状及矿物填料工艺学研究动态

非金属矿物作为填料应用，可以发挥矿物的物理、化学、光、电、热学功能，对高分子树脂进行改性，提高综合性能。高性能复合材料的研制开发已成为促进高科技发展的主流。矿物填料工艺学是非金属矿物走向高分子材料领域的应用科学，目前已发展到研究矿物与树脂的微粒子“界面工程”微观学术领域，并利用矿物功能来改善复合材料的界面结构，提高力学性能。     

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。     

非金属矿物材料在环境保护中的应用

介绍了膨润土、沸石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石等非金属矿物材料的结构和性质,对其在环境保护领域的应用现状进行了综述.提出应加强非金属矿物基础研究和应用研究,并加强开发生产非金属矿物环境材料.     

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。     

黏土矿物功能化的界面模拟

目前黏土矿物的理论研究,主要还停留在研究矿物在环境变化影响下的结构变化。为了提高黏土矿物的产品附加值,人们开始关注黏土矿物的深加工改性与综合利用。关于黏土矿物表面和本征结构改性的计算模拟在国内外已经初步展开,但仍有待深入研究[1-2]。如何有效地结合理论和实验研究,阐明黏土矿物功能化后的结构与性能变化,是矿物材料的一个研究重点。课题组通过系统分析黏土矿物功能化过程中铝、硅骨架的改变程度,研究探讨铝硅酸盐及其衍生产物在表面改性和本征改性下的几何结构和电子、光学性能变化。以Sb2S3/二氧化硅纳米管表面结构的理论模型为例,通过DFT计算研究了功能纳米颗粒在有机功能化黏土矿物表面负载的界面机理[3],研究了功能化前后几何结构与电子结构的变化及纳米颗粒尺寸效应的影响、硅氧四面体外表面嫁接巯丙基在吸附纳米颗粒中起到的作用,发现当杂化纳米复合物各个组分的电子结构发生显著杂化,其主要光学性能由负载的纳米颗粒的电子结构决定,并证实了从功能颗粒到矿物基体的电荷转移,且DFT计算得到的电子结构信息将有利于未来对这类复合材料的原子尺度研究,可为以功能化黏土矿物表面结构为多功能基体合成功能特性可调的纳米复合材料提供理论借鉴。结合DFT计算,研究了由凹凸棒石为硅源制备的Au/Al-MCM-41的电子结构和光学性能,以及金和Al-MCM-41基体的相互作用,发现所制备材料相对于Au-MCM-4l材料的吸收边蓝移源于黏土矿物中的Al源的电荷补偿效应[4]。在研究埃洛石制备含铝介孔二氧化硅管的过程中铝脱除过程和硅缩聚过程的原子结构变化时,结合实验表征及DFT计算,发现NMR谱随硅氧结构变化的总体趋势与一般经验规律相似,即与Q3结构成键的Al越少则NMR化学位移数值越低[5]。课题组正在开展的研究工作主要集中在黏土矿物脱Al后氢键重构作用下Si原子附近局域产生的结构形变,分析负载埃洛石表面的局域结构和电子性能变化,以期深度解析埃洛石表面功能化后Al原子与负载原子的电荷转移,以及埃洛石基体和表面负载的纳米功能颗粒的电子转移规律,为矿物基复合功能材料的性能提升提供思路。     

环境矿物材料基本性能：无机界矿物天然自净化功能

重点阐述环境矿物材料基本性能，包括矿物表面吸附、孔道过滤、结构调整、离子交换、化学活性、物理效应、纳米效应及与生物交互作用等，旨在发掘、凝炼并新提出物理方法和化学方法之后与有机界生物同效的无机界矿物天然自净化功能的基础理论与应用方法，以发展和完善无机矿物与有机生物所共同构筑的自然界中存在的天然自净化系统，并就目前笔者在黄铁矿、锰钾矿、金红石、蛭石、蒙脱石、苋铁铁钒等天然矿物方面已经完成和正在开展的一系列环境矿物材料研究工作进行了举例说明。     

矿物聚合材料:研究现状与发展前景

矿物聚合材料是以铝硅酸盐矿物或工业固体废物为主要原料 ,以高岭石作配料 ,硅酸钠作结构模板剂 ,氢氧化钠作激活剂而制成的一类新型无机非金属材料。其形成过程为 :铝硅酸盐固体组分的溶解络合、分散迁移、浓缩聚合和脱水硬化。由铝硅酸盐凝胶相形成的基体相 ,其化学组成与沸石相近 ,微结构极可能与蛋白石类似 ,物理形态上呈三维网络结构 ,将未溶解的固体颗粒胶结为坚硬块体 ,是材料获得良好力学性能和化学稳定性的结构基础。矿物聚合材料的性能主要受配料组成和聚合反应的动力学过程所控制 ,其抗压强度随固化时间的延长而呈抛物线式发展。系统研究配料组成和固化条件对铝硅酸盐聚合反应的影响 ,建立表征矿物聚合材料组成结构性能的物理模型 ,是对其进行结构性能设计的理论基础 ,也是利用铝硅酸盐聚合反应实现工业固体废物资源化的技术关键。     

矿物法--环境污染治理的第四类方法

总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物?     

宝石级金刚石材料研究的进展

金刚石的研究将推动超硬矿物材料学,宝石矿物材料学，半导体材料科学甚至纳米材料科学等的发展，本综述了金刚石中的N、H、O、B及过渡金属等杂质元素，近年来金刚石的合成及优化处理的开发成果，探讨了有关的研究方法，为宝石级金刚石材料的系统化研究提供了较为详尽的资料。     

非金属矿物材料及其发展现状与趋势

本文论述了矿物材料的定义、类型，矿物材料学的概念、研究内容和任务；介绍并分析了我国非金属材料的发展现状与趋势；指出发展我省非金属矿物材料产业，对振兴湖南经济有重要意义。     

中国地质科学的光辉成就

本文主要从区域地质与基础地质、矿床地质、水文地质与工程地质、矿产综合评价与综合利用、岩矿测试技术与方法、地质科技情报与图书工作6个方面较系统地论述了建国40年来我国地质科学的光辉成就;各类地质专业研究机构由解放前屈指可数的几个发展到今天的100多个,从事地质科学技术研究的专业研究人员已达约2万人,建立了一支专业学科比较齐全、能够联合攻关、独立作战的地质科技队伍,取得各类地质科技成果8000多项,其中获得国家级成果奖750多项、省和部级成果奖2500多项。为我国经济建设和地质找矿作出了重要贡献,为推动我国地质科学技木进步建树了历史性的功绩。     

中国矿产地质50年来的回顾与展望

本文主要是从矿产普查勘探工作、矿山资源开发工作、地质科学研究和区域地质调查填图工作等4个方面回顾了建国50年来中国矿产地质的科技进步和所取得的辉煌成就。在此基础上,笔者希望我国地质矿产研究者在成矿理论、找矿技术方法和区域性、全球性成矿规律等方面有所突破,并提出了应加强中西部的地质矿产研究、重视新类型矿产的发现和向海洋要资源的建议。      

中国海洋地球化学探测技术的现状与发展

地球化学探测与分析技术在海洋地质调查、海底矿产资源勘探、研究与开发中发挥巨大作用，文中简介了我国目前海洋地球化学分析技术的现状，着重评介了用于海洋地球化学探测的一些新技术、新方法。主要包括：船载现场民探测技术；陆上实验室的现代分析方法以及用于化学数据质量监控、分析方法评价和进行国际对比的各类海洋标准物质的研制与应用。并结合前及近期我国海洋矿产资源与环境研究任务，对发展海洋地球化学探测与分析新技术提出建议。     

我国含煤沉积学若干问题及展望

煤资源在我国一次能源结构中占主导地位 ,同时煤又是制约我国环境的主要污染源 ,满足社会对煤能源需求与保护人类生存环境的协调发展 ,将成为我国含煤沉积学关注的热点。成煤环境多样性与煤质复杂性的耦合研究 ,煤的环境沉积学与可洁净特性研究 ,煤储层与煤层气成藏理论体系的研究 ,含煤岩系米氏旋回识别与旋回地层学研究 ,聚煤区多信息、数字化古地理重建等研究课题 ,将会是我国含煤沉积学应用基础研究的前沿领域和未来中长期的发展方向。伴随着这些领域的突破 ,含煤沉积学必将视环境保护为学科已任 ,开拓煤资源与环境协调发展的新局面。     

我国矿物晶体结构与晶体化学研究进展及新成果(2000-2019)

矿物的晶体结构与晶体化学是矿物学的重要基础研究领域之一,21世纪以来,随着国家对地勘行业的重视,以及平面探测技术单晶衍射仪、微区、微量衍射等实验技术的应用与计算机软硬件能力的提高,我国矿物晶体结构与晶体化学研究得到飞速发展.矿物晶体结构测定与研究是伴随着新矿物的发现而发展的,新矿物的发现是矿物晶体结构研究的基石,又为新...     

硅藻土在一些高附加值产品中的应用及其基础研究

硅藻土是重要的非金属矿物材料。本文综述了它在具有高附加值的功能材料领域,包括助滤剂、吸附剂、载体中的应用,并从这些产品对原料的要求的角度,探讨了有关硅藻土的成分、结构、表面酸性、羟基结构、界面反应性,以及提纯处理的研究现状。     

全球第四次工业革命前景下的应用矿物学进展(2011-2020)

本文从冶金-工艺矿物学和矿物原料加工、新型工业矿物和岩石(宝石)、特种功能矿物材料、仿生矿物材料、生物矿物学、文化遗产和文物保护、矿物基固废处理与资源化利用、矿山及周边土壤污染修复8个领域综述了近十年应用矿物学研究进展,总结归纳了这些领域的相关重大进展,并提出了应用矿物学在第四次工业革命浪潮下的7个重要发展方向.     

地球化学与环境样品分析标准物质和GeoReM数据库

在地球化学和环境样品分析中,标准物质发挥着越来越重要的作用。尽管通常要求分析者必须提供量值溯源的测量过程的信息;但大多数论著都未给出标准物质的数据。文章强调标准物质在地球化学分析工作中的重要性,同时将地球化学与环境样品分析标准物质数据库GeoReM介绍给中国的地质分析工作者。GeoReM数据库收录了1880个地球化学和环境样品分析标准物质的定值数据、汇编数据、分析数据及其他相关信息,其中包括156个由中国制备的标准物质的数据。GeoReM数据库还给出了所收录标准物质推荐使用的首选值及其不确定度。尽管这些首选值大多都不是按照国际标准化组织的有关规定而确定的,但是它们的置信度高,因而被广泛应用于仪器校准和分析数据的质量监控。文章还指出要将中国研制的、发表在中文期刊上的标准物质也收录到GeoReM数据库中,这对于促进中国的相关研究,增加国际认可度具有重要意义。     

矿物科学的概念

本文阐述了矿物科学的概念,包括矿物科学的产生背景、基本涵义与特点、主要研究内容及其与其它学科之间的关系等,并对中国的矿物科学做了简要介绍。矿物科学是研究矿物及其性质的一门交叉学科。它的研究对象是天然矿物和人工晶体材料。它不仅是为地球科学服务的学科,而且是为材料科学、环境科学以及工程科学与技术等学科服务的学科。矿物科学的主要研究内容包括矿物及其性质两大方面。矿物研究既是传统矿物学的研究领域,也是矿物科学基础的重要组成部分。矿物性质及其变换过程研究则是当前矿物科学中最为活跃的研究领域之一。矿物科学是以矿物学等分支学科为基础并具有众多交叉分支学科的学科体系,具有比传统矿物学更加广阔的科学范畴,具有一级学科的概念。矿物学既是地质科学的一门分科,同时也是矿物科学的一门分科。中国已在矿物科学的许多学科领域取得了丰硕的研究成果,已形成较为完整的理论与学科体系。