熔融法制备铬掺杂磁铁矿及其催化UV-Fenton反应降解酸性橙Ⅱ的研究

在自然界,磁铁矿结构中广泛存在类质同象置换。部分置换离子显著改变磁铁矿的表面反应性,影响其对有机污染物的催化降解性能。本研究用熔融法合成一系列不同掺杂量的铬掺杂磁铁矿,利用X射线衍射(XRD)和X射线吸收精细结构谱(XAFS)等谱学技术对合成磁铁矿进行结构表征,并在中性条件下,探讨磁铁矿催化UV-Fenton反应降解酸性橙Ⅱ的性能。铬掺杂磁铁矿为立方晶系反尖晶石结构,Cr以+3价占据在八面体位。铬掺杂显著提高磁铁矿对酸性橙Ⅱ的催化降解性能,降解过程以异相UV-Fenton反应为主,遵循准一级动力学方程。反应160 min后,铬掺杂磁铁矿对酸性橙Ⅱ的矿化率达40%。     

闪锌矿中的Cd主要类质同象置换Fe而不是Zn

闪锌矿是自然界广泛分布的金属矿物,经常含微量的Fe、Cd等杂质元素,并认为Cd和Fe以类质同象方式取代了Zn。但是作者注意到,闪锌矿中的Cd与Zn基本都呈正相关关系,而与Fe呈很好的负相关关系。依照类质同象的定义,类质同象替换的二个元素应该呈负相关关系。因此,我们认为闪锌矿中的Cd主要不是类质同象替换Zn,而是取代了Fe。闪锌矿中的铁主要是Fe2+。Fe2+与Cd2+地球化学性质相似,FeS与CdS的键长和晶格能相近,因此,Cd完全可以类质同象置换闪锌矿中的Fe2+。     

类质同象置换对磁铁矿表面反应性的制约机制

铁(氢)氧化物矿物对环境物质的地球化学行为有着重要的制约作用。相比于其他铁氧化物,磁铁矿具有一些独特的结构特征与表面性质,而赋予其良好的氧化还原活性。天然磁铁矿结构中广泛存在类质同象置换,探讨类质同象置换对磁铁矿表面反应的制约机制,有助于深刻理解磁铁矿族矿物在环境自净化过程中的作用机制。本文介绍了典型置换离子在磁铁矿结构中的赋存状态,及其对磁铁矿物化性质影响,重点阐述类质同象置换对磁铁矿表面反应性(如吸附、氧化、还原等性能)的制约机制,最后针对已有的相关研究现状以及面临的挑战,为未来的研究方向提出了一些设想和建议。     

羟基铁铝柱撑蒙脱石Keggin结构的稳定性

本文利用Ｋｅｇｇｉｎ结构可以发生类质同象置的性质,制备了含过渡金属离子Ｆｅ的羟基铁铝撑蒙脱石。     

磁铁矿中硅的赋存状态研究进展:兼论新疆雅满苏铁矿床中磁铁矿晶体化学特征

磁铁矿广泛出现于各种类型的岩石中,具有反尖晶石结构。Si与Fe无论是从离子半径还是从电子的获取能力上均存在较大区别,然而无论是利用电子探针分析还是湿化学法,很多研究均表明:磁铁矿晶体中含有一定数量的硅。目前,硅是否类似于Al、Mg、Ti等元素,以类质同象的方式进入磁铁矿晶格目前尚不明确。已有研究表明Si在磁铁矿中的含量对磁铁矿的生成环境(成矿环境)有较大的指示意义:热液环境中生成的磁铁矿晶体的SiO_2的含量可达6.19 wt%,而在一些正岩浆型的磁铁矿中,SiO_2的含量常常低于电子探针的检出限。结合实际研究资料,尝试阐明新疆哈密地区雅满苏矽卡岩型矿床磁铁矿晶体中硅的可能赋存状态。研究表明,新疆雅满苏矽卡岩型磁铁矿矿床中的磁铁矿中SiO_2的含量相对较高,而且Si的含量与Fe~(3+)含量呈明显的线性负相关关系;穆斯堡尔谱结果亦指示Si替换了四面体上Fe~(3+)的位置,并且在八面体位置上四极分裂愈大,类质同象替代愈加广泛。     

铬磁铁矿催化异相Fenton法降解不同类型染料的对比研究

类质同象置换作用能显著增强磁铁矿的异相Fenton催化性能。目前,相关的研究大多采用亚甲基蓝作为模拟污染物。由于亚甲基蓝是阳离子型染料,而磁铁矿的零电荷点约为6.8,在中性条件下,亚甲基蓝很容易吸附在磁铁矿表面上。因     

闽中梅仙丁家山铅锌矿床硫化物微量元素地球化学特征及其成矿意义

梅仙丁家山铅锌矿床是闽中新元古代马面山群中多个大中型铅锌多金属矿床的典型代表.本文以丁家山铅锌矿床两类矿石(含磁黄铁矿矿石和含磁铁矿矿石)内的闪锌矿和黄铁矿为研究对象,通过电子探针及LA-ICP-MS微量元素分析技术,揭示二者的微量元素组成和赋存状态,探讨成矿温度及矿床成因方面的重要信息.分析结果显示:闪锌矿内Fe、Mn、Cd、Cu、In、Pb、Bi元素较为富集,两类矿石内的闪锌矿除Fe元素含量相差较大以外(平均值分别为9.3％和1.7％),其他元素含量并无明显差异;电子探针面扫描和LA-ICP-MS剥蚀图像显示元素Mn、Cd、In以类质同象形式存在,而Fe、Cu、Pb、Bi则有类质同象和显微包体2种存在形式.黄铁矿微量元素含量整体较低,元素Co、Ni、Pb、Bi相对富集,Ni、Mn主要以类质同象形式存在,Cu、Co有类质同象替换和显微包体2种形式,Pb、Bi主要以方铅矿包体形式存在.两类矿石中的闪锌矿Zn/Cd比值分别在120～150之间和93～210之间,均指示中温成矿条件.两类闪锌矿内Fe、Cd、Mn元素含量特征与典型矽卡岩型矿床内的闪锌矿相吻合;矿床内硫化物硫同位素组成揭示成矿物质来自于岩浆岩.上述证据共同支持梅仙丁家山铅锌矿矿床属矽卡岩型矿床.     

锌类质同像置换对Fe(Ⅱ)与磁铁矿共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约

游离态Fe(Ⅱ)与磁铁矿的相互作用对环境污染物具有较强的还原活性。在自然界中,磁铁矿结构中的Fe2+和Fe3+常被过渡金属类质同像置换,显著改变磁铁矿的结构特征,物理化学性质和表面反应性。本研究考察了锌类质同像置换对磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系去除Cr(Ⅵ)活性的制约及其机制。系列锌置换磁铁矿(Fe3-xZnxO4,x=0,0.25,0.49,0.74和0.99)用共沉淀法制备,并用XRD、TG、比表面积、酸碱滴定等方法进行系统的结构和物理化学性质表征。研究结果表明:系列锌置换磁铁矿样品具有尖晶石结构,Zn置换没有明显改变磁铁矿的晶体结构。比表面积和表面位密度随Zn置换量的提高而逐渐增大。在中性条件下,Cr(Ⅵ)快速吸附到磁铁矿表面,然后逐渐被磁铁矿及其表面吸附态Fe(Ⅱ)还原,最终固定在磁铁矿表面。随着Zn置换量的增加,磁铁矿与Fe(Ⅱ)共存体系对Cr(Ⅵ)的去除效率呈现先降低,后提高的变化趋势,这主要归因于共存体系对Cr(Ⅵ)还原能力的降低和吸附能力的提高。     

钛磁铁矿的制备及其异相Fenton反应催化性能

在水相中合成了钛磁铁矿（Fe3-xTixO4）,并用XRD、MSssbauer、TG-DSC和SEM等手段对合成的Fe3-xTixO4进行了表征。结果表明,合成的Fe3-xTixO4为立方晶系尖晶石结构,样品中的钛离子都已经进入其晶格中;钛掺杂有抑制钛磁铁矿进一步向钛磁赤铁矿转化和稳定尖晶石结构的作用。此外,以亚甲基蓝降解为探针反应,考察了钛磁铁矿异相Fenton反应的催化性能。实验表明,钛含量较高的钛磁铁矿是一种性能优越的异相Fenton反应催化剂。     

盱眙、明光、临泽坡缕石的八面体阳离子占位及对其性能的影响

坡缕石是一种21型链层状结构含水富镁铝硅酸盐矿物,具有重要的资源和材料属性。不同成因、产状坡缕石八面体中类质同象替代有很大差别,而八面体类质同象替代对坡缕石性能的影响未见研究报道。本文以中国最具代表性的安徽明光、江苏盱眙、甘肃临泽坡缕石为研究对象,研究了三种坡缕石的Al、Mg、Fe含量及在八面体中的占位,并探讨了八面体的Al、Mg、Fe占位对坡缕石中水的种类和含量、表面电位和酸位以及对Pb2+、Cd2+吸附性能的影响。结果表明：明光坡缕石相对富镁,八面体主要被Mg2+占据,具有三八面体特征;盱眙、临泽坡缕石相对富铝、铁,八面体主要被Al3+占据,表现出更多的二八面体特征。盱眙坡缕石由于M1位置空位较多,结构水含量较低;坡缕石类质同象替代对Zeta电位影响不大;具有二八面体特征的盱眙、临泽坡缕石由于八面体中Al含量较高,酸位较多,催化性能较好。在重金属吸附实验中,明光坡缕石对Cd2+的吸附效果最好,盱眙坡缕石对Pb2+的吸附效果最好,临泽坡缕石吸附性能较差。本文可为坡缕石的改性和应用提供指导和参考。     

天然可见光催化剂闪锌矿半导体电子结构的第一性原理计算

天然半导体矿物闪锌矿在自然界中储量丰富,具有优良的可见光催化性能,它们与日光及微生物的协同催化作用已经并且正缓慢修复着地球表层被污染的环境。天然产出的闪锌矿中存在以类质同象替代Zn的Fe、Cd和Ga等,对其电子结构产生一定的影响,继而影响天然闪锌矿的     

含铁碳酸盐层在地质作用中向两个方向有意义的转变

菱铁矿和其它含铁碳酸盐的大量堆积体,多数是由沉积作用形成的,构成了某些岩石和地层的成分,形成菱铁矿岩、菱铁矿层及其它一系列具有二价 Fe、Mn、Ca、Mg 离子的类质同象过渡矿物组成的岩石和地层。与含铁碳酸盐有关的类质同象矿物系列有:白云石-含铁白云石-铁白云石;菱镁矿-铁     

类质同像置换对磁铁矿吸附Pb(Ⅱ)性能的影响

矿物的表面吸附作用影响重金属在环境中的迁移和归宿。在自然界,磁铁矿结构中广泛存在类质同像置换。本文从吸附容量、作用机制和吸附形态等方面探讨不同过渡金属(如:Cr,Mn,Co和Ni)对磁铁矿吸附Pb(Ⅱ)性能的影响。上述置换离子显著增加磁铁矿的表面位密度,但等电点(pH_(pzc))无明显变化。Pb(Ⅱ)的饱和吸附量随p H值的上升而增加,且不受离子强度所抑制,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型。各过渡金属对Pb(Ⅱ)吸附量的增强程度为:Co相似文献   

磷灰石结构替换的研究进展

综述了作为重要环境矿物材料的磷灰石在钙位、四面体位和结构通道位置上类质同象替换的研究进展，讨论了替换离子的结构占位、替换形式和机理，并就替换对这种矿物在环境治理领域应用的影响进行了简要评述。     

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中夕线石的出溶现象

南极拉斯曼丘陵长英质片麻岩中的粗粒夕线石可能有内部出溶现象,出溶形成的矿物有磁铁矿、钛铁矿-赤铁矿和石英出溶矿物条纹,并有少量的斜方辉石.电子探针成分分析表明,本区夕线石高温结晶时不仅有Fe3 ,可能还有Fe2 、Mg2 和Ti4 的替换,铁氧化物质量分数可高达2.9%;随着温度的不断降低,固溶体互溶度也不断减小,大部分微量组分从夕线石中析出形成出溶结构,而且低温变体中稳定的替换元素以Fd3 为主.铁组分的类质同像替换对物理化学计算和夕线石矿化环境均有所影响,对夕线石晶胞参数a的影响很小,而对b,尤其对c的影响较大,与前人的结论有所不同.     

类质同象置换对磁铁矿异相UV-Fenton催化降解TBBPA性能的影响

作为一类重要的铁氧化矿物,磁铁矿具有催化活性强、分布广泛、环境相容性好等优点,被认为是一种有广阔应用前景的矿物催化剂,并对地球系统的环境自净化过程有着重要的影响。天然磁铁矿的结构中广泛存在着类质同象置换,钛、     

贫碱结构水类型祖母绿红外光谱特征及其控制因素探究

祖母绿红外吸收主要与其硅氧骨干、通道内结构水、相关碱性金属离子和大分子振动有关。国内外相关研究主要集中在峰位归属及谱峰特征对比方面,认为与分子振动和不同类型结构水相关,对更深层的成矿或化学控制因素的研究还较少。本文选取典型4个矿区样品,针对贫碱结构水(Ⅰ型)特征为主的祖母绿进行了近、中红外光谱测定,在此基础上初步探讨其主要控制因素。结果表明:同为Ⅰ型水主控的不同矿区祖母绿呈现一致特征,若干与结构水、碱性离子及大分子相关吸收具有稳定峰位、近似的相对峰强和峰形的特征。分析发现:祖母绿红外谱带特征直接受控于通道中结构水的占位方向和比例,进一步与祖母绿成矿元素Al~(3+)的类质同象替换相关,主要受(Mg~(2+)+Fe~(2+))离子浓度影响,当其浓度较低时,类质同象替换程度较低,祖母绿结构水占位主要表现为Ⅰ型水特征,其相关元素特征表现为高Si、Al,低Mg、Fe,总体贫碱,对应相应的典型红外特征,指示化学离子浓度与红外谱学特征之间的关系。研究过程表明红外光谱可以辅助对Ⅰ型水祖母绿产地的鉴定和成矿环境的认知。     

掺Fe和V的金红石电子结构的第一性原理计算研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺杂Fe和(或)V的金红石型TiO2的电子结构进行了计算。理论模拟的结果表明,纯金红石的禁带宽度为1.98 eV;Fe掺杂金红石型TiO2的禁带宽度为2.18 eV,由Fe3d和O2p轨道杂化在禁带中间形成了两条杂质能级;V掺杂金红石型TiO2的禁带宽度减小为1.80 eV,由V3d和O2p轨道杂化形成的杂质能级位于金红石的导带底,引入了一个浅施主能级;Fe和V共掺杂的金红石禁带中存在一个较宽的杂质能带,禁带宽度减小为1.73 eV。杂质能级的出现以及禁带宽度的减小使得Fe和V掺杂的金红石具有更好的可见光响应能力。同时,Fe和V的类质同像替代使得金红石中MO6八面体具有较大的畸变程度,有助于表面缺陷的增加,从而为光催化反应提供天然活性位。为进一步深入揭示含铁、钒等杂质的天然金红石的可见光催化机制提供了理论支持。     

自组装制备掺铁锐钛矿型二氧化钛薄膜及光催化性能研究

<正>近年来,利用过渡金属离子掺杂改性TiO2被证实具有很好的效果。由于Fe3+掺杂可同时具有降低电子空穴的复合几率和拓展TiO2的吸收阈值的作用,且价格低廉、制备方法多样,因而具     

大厂矿田脆硫锑铅矿族矿物研究的新进展

脆硫锑铅矿是大厂矿田产量最多的硫盐矿物,其中Fe、Mn呈明显的类质同象替换。经研究还发现了锰脆硫锑铅矿和比纳维迪斯矿(Benavidesite),前者是在自然界首次发现的脆硫锑铅矿族的新变种,后者是在自然界第二次发现。此外,还鉴定出含铋脆硫锑铅矿和含锰脆硫锑铅矿。