蒙脱石晶体结构和水结构的矿物物理特征

本文利用矿物物理研究方法对我国内蒙、浙江、甘肃等地的钙基、钠基、镁基蒙脱石的物质成分、晶体结构和层间OH,H_2O的排布结构进行了研究,并获得下列结论: 1.由X衍射和拉曼分子光谱分析深入研究了蒙脱石阳离子配位体结构特征,提出其空间群为C_2/m型。 2.建立了蒙脱石水结构模式,有3种主要类型:①层间大阳离子附近的束缚态水分子;②层间无大阳离子位置上的非束缚态水分子;③颗粒表面依靠氢键相连的水分子集合体。 3.利用群理论,提出了蒙脱石OH~-的振动模式,由振动分析指出蒙脱石中OH~-具有12个振动模式。     

水悬浮体系中蒙脱石和凹凸棒石的互相作用及其意义

由于晶体结构的制约，蒙脱石和凹凸棒石具有不同的形态和物理化学性质，在水悬浮体系中必定存在蒙脱石和凹凸棒石的互相作用，但这种互相作用的形式和科学意义未曾被人认知。通过蒙脱石和凹凸棒石分散、悬浮液混合、固液分离处理，经XRD、TEM、SSA分析证实，水悬浮体系蒙脱石和凹凸棒石存在胶体互相作用，并且以面-面形式结合。研究结果的理论和实际意义表现在以下三个方面：①为合理解释凹凸棒石蒙脱石混合粘土吸附现象和物理化学性质提供新的视角；②凹凸棒石可以作为蒙脱石粘土的改性剂，在蒙脱石粘土中添加少量的凹凸棒石即可达到提高比表面积的效果，可以利用蒙脱石和凹凸棒石的互相作用来制备类似柱撑粘土的纳米孔结构材料；③凹凸棒石粘土样品湿法处理时，水悬浮体系中不同矿物胶体颗粒互相作用会影响X射线粉末衍射分析结果，对此现象在粘土矿物定量研究中应引起重视。     

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。     

酸化对蒙脱石成分和结构影响的研究

通过对高州蒙脱石及其酸化产物的X射线衍射、化学全分析、魔角旋转核磁共振谱（MASNMR）的研究发现,酸化导致蒙脱石成分和结构都发生一定程度的变化,特别是魔角旋转核磁共振谱研究发现,高州蒙脱石分别在八面体片和四面体片中存在六配位铝和四配位铝;其酸化产物由于八面体片内脱羟基,新出现了一类四配位铝。蒙脱石酸化后物化性能的改善至少与酸化引起的层间域中离子交换、八面体片内阳离子溶出及八面体片内脱羟基等因素有关。     

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。     

焙烧对蒙脱石晶体结构和物化性能的影响

分别在450℃和650℃条件下对新疆柯尔碱膨润土进行了焙烧,并对焙烧前后膨润土进行了X射线衍射分析、阳离子交换容量测试、Zeta电位测试、红外光谱分析.结果表明:蒙脱石在450℃焙烧后已全部脱去层间吸附水,层状结构完整,此时阳离子交换容量变化不大,但电动电位有较显著降低;650℃焙烧后,蒙脱石脱去八面体中的羟基,层状结构仍然保持,物化性能上,阳离子交换容量显著降低,电动电位与450℃相比变化不大.     

蒙脱石晶体结构构型及其XRD、IR的分子模拟

利用Cerius2软件分别构建了15种含有0～96个水分子的Li-、Na-、K-蒙脱石超晶格模型。分析了模型结构中的键长和键角,运用分子力场方法—UFF力场构型优化得到蒙脱石的最优构型及其总能量等参数,在此基础上计算了3种蒙脱石含有32、64和96个水分子时晶体结构的X射线衍射(XRD)和红外吸收光谱(IR)。结果表明,蒙脱石结构模型中键长和键角等参数说明其结构具有合理性;当蒙脱石的结构达到能量最小构型时,体系的总能量随着水含量的增加而降低;XRD的模拟结果和实验结果相一致;IR的模拟结果与实验结果有所偏离,可能是由选取的分子力场和分子位能模型所致。     

胶质芽孢杆菌3027对钙基蒙脱石的矿物结构影响

粘土矿物在地球表层分布广泛,与微生物的交互作用十分常见。微生物能否通过除还原Fe(Ⅲ)之外的其他途径影响贫铁蒙脱石的结构与物相,成为粘土矿物与微生物交互作用的新问题。本研究选取胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus 3027与钙基蒙脱石在35℃、常压条件下进行交互作用实验,考察胶质芽孢杆菌生命活动对蒙脱石晶体结构的影响。实验定期取样进行pH值与体系总蛋白含量测试,并利用显微傅里叶变换红外光谱(micro-FTIR)、同步辐射X射线近边吸收结构(XANES)、X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对最终产物进行矿物学表征。实验结果显示,胶质芽孢杆菌在蒙脱石矿物悬浊液中生长,代谢分泌大量有机酸导致体系pH值降低,使蒙脱石中Si元素溶出,并造成蒙脱石晶体结构中硅氧四面体对称性、O—H振动等发生变化,Fe配位八面体对称性下降,矿物表面出现边缘卷曲现象。在微生物作用后的矿物样品中,探测到新形成的α-石英物相,可能与微生物的活动密切相关。     

蒙脱石酸处理产物的表面结构变化

本文对广东和平蒙脱石及其酸处理产物进行了化学分析、Ｘ射线粉末衍射分析、红外吸收光谱分析、原子力显微镜及魔角旋转核磁共振等研究。结果表明,酸处理浓度对蒙脱石的表面结构有很大的影响。当酸处理浓度达到２０％时,蒙脱石硅氧四面体中的Ｑ＾３Ｓｉ环境发生结构重组,有部分转变为畸变的Ｑ＾３Ｓｉ环境和Ｑ４Ｓｉ环境,而Ａ１的结构状态则没有发生任何变化,这与原子力显微阄的观察结果相一致。     

钙钠离子对蒙脱石吸水特性的影响

本文测定蒙脱石胶体和膨润土吸水率及吸水比,研究钙钠离子对其吸水特性的影响。研究结果表明,钙质蒙脱石、膨润土在吸水24h内的吸水率和吸水速度均高于钠质的;而24h后则前者低于后者。钙质蒙脱石和膨润上的吸水比>50％,而钠质的<50％。     

晶体结构空间群的变化

利用有色对称理论解释了各种晶体结构的空间群转变的规律性问题。得出：一个有色空间群（子群）可能代表一个相转变,从单色空间群（母群）转变为有色空间群（干群）意味着结构或是从无序变体向有序变体转变;或是从母体结构向衍生体结构转变;……等。亦即各衍生体的空间群必定是母体空间群的有色空间群（或子群）。     

新矿物彭志忠石-6H的晶体结构和晶体化学研究

彭志忠石(镁尼日利亚石)是一种新矿物,除了Sn、Al外,过去发现的尼日利亚石都是以Fe、Zn为主的,而这次在湖南安化发现的,则是镁的端元矿物。矿物为三方晶系,P_(3m1),a_0=0.5692nm,c_0=1.3782nm。晶体化学式为:Mg_2(Zn,Fe,Al)_2(Sn,Fe)_2(Al,□)_(10)O_(22)(OH)_2。在全自动X射线射仪上,收集了单晶独立衍射强度数据443点进行结构计算,R=0.10。结构中氧沿c轴成…ABCACB…紧密堆积。阳离子充填四面体和八面体部分空隙,形式为…OT_2OT_1OT_0…。最后讨论了尼日利亚石—黑铝镁铁矿—塔菲石系列矿物的晶体结构和晶体化学。     

大别山绿辉石晶体结构的再研究—兼与谢窦克等同志商榷

谢窦克等曾测定了大别山一个绿辉石的晶体结构，认为它具Ｐ２／ｃ空间群；四面体链分别呈ＳＡ和ＯＢ扭转；Ｍ阳离子日位全部为６次配位的八面体：Ａｌ在所有这四种晶位另均有相当多的占有率，为绿辉石的新型结构。本文对该资料再研究后确认其真实空间群为Ｐ２／ｎ；结构中仅有一种Ｏ旋转的四面体链；Ｍ２和Ｍ２晶位为８次配位；Ａｌ全部进入Ｍ１（１）晶位，Ａｌ－Ｍｇ呈完全有序分布，属典型的Ｐ２／ｎ有序绿辉石。本文给出了重新计     

蒙脱石层间水化状态对土壤孔隙率计算的修正及其在地面沉降中的应用

用蒙脱石层间水化状态修正了土壤孔隙率的计算方程,以此建立蒙脱石层间脱水作用所产生的次要地面沉降量的数学表达式,并对无锡石塘湾地面沉降区进行了模拟计算。无锡石塘湾地区因蒙脱石层间释水所产生的次要地面沉降量为39.02 cm,占整个沉降量的19.51%,人工回灌后,次要地面沉降量变为36.04 cm,占整个沉降量的18.02%,表明人工回灌是阻止地面继续沉降的有效措施之一。计算表明,如果蒙脱石残余层间水全部释出,那么无锡石塘湾地区可能有117.39 cm的地面沉降空间。虽然这一结果在真实的外界环境下不可能实现,但对下一步就地面沉降灾害的治理、防治具有一定的警示作用。蒙脱石层间脱水作用及其对地面沉降影响的研究,可能对地面沉降趋势的预测具有启示作用。     

柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特征

以铝基柱撑粘土矿物和钛基柱撑粘土矿物为例，讨论了柱撑粘土矿物材料的晶体结构和晶体化学特点，Al多核笼状阳离子基团的结构形式为1：12Keggin型离子，Ti多核笼状阳离子基团的结构形式为2：19Dawson型离子，两类笼状阳离子的直径均在1nm左右，前者的高度约为0．9nm，后者的高度约为1．4nm，经与粘土矿物层间阳离子交换后，择位固定在粘土矿物层间，由于多核笼状阳离子与粘土矿物硅氧四面体之间形成了较强的化学键，其具有不可交换性，铝基柱撑粘土和钛基柱撑粘土的层间孔道分别为1．2nm*1.2nm*1.2nm，和0.52nm*0.52nm*1.60nm。柱粘土矿物材料有很好的化学稳定性和耐热性，且又有一定的层间化学活性，可用于催化剂载体，由于它又具有选择性吸附能力，有望制造成新一代环保材料。     

岳阳张谷英天然矿泉水水文地球化学特征及水质评价

张谷英矿泉水属低钠、低矿化偏硅酸矿泉水，水化学类型为HCO3－Na－Cu型，富含偏硅酸、锂、锶、锌、氡等有益于人体健康的微量元素和化学组份，且界限指标、限量指标、污染指标、微生物指标均符合国家饮用天然矿泉水标准。