氩气热处理对天然金红石可见光响应的影响

利用高温管式炉对天然含钒、铁金红石在氩气气氛下进行了500～1000℃的热处理改性.粉晶X射线衍射分析表明:随着热处理温度的升高,金红石晶胞发生不同程度的膨胀;加热到900℃以上时,样品中出现钛铁矿物相.通过测试热处理前后样品的紫外-可见漫反射吸收光谱发现,氩气热处理能明显提升天然金红石在可见光区的吸收强度.和空气气氛加热相比,氩气气氛热处理更有利于提高其可见光响应.     

氢气还原处理对天然金红石可见光吸收的影响机制

天然半导体矿物金红石因结构中含有类质同象替代杂质元素V和Fe,具有一定的可见光吸收和光催化活性。为改善金红石的日光光催化性能,在H2还原气氛下,对天然金红石粉末进行500～900℃不同温度的热处理改性研究。紫外-可见漫反射吸收光谱（UV-Vis diffuse reflectance absorption spectra）表明H2还原处理显著改善了金红石在可见光区460～750 nm波段的光吸收,其中900℃处理样品的光吸收提升最为明显。电子顺磁共振（EPR）和X射线光电子能谱（XPS）测试表明,随着还原温度升高,杂质元素V和Fe从高价态（V5＋,Fe3＋）向较低的价态（V4＋,V3＋,Fe2＋）转化,同时金红石表面的化学吸附水含量也有所增加。本文认为H2还原热处理引起的过渡金属元素价态的改变,尤其是较低氧化态V离子（V4＋和V3＋）的形成,可能是导致金红石样品可见光吸收显著增加的主要原因。     

热处理天然金红石的微结构研究

利用粉晶X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等分析手段对在氩气气氛中加热、退火的天然金红石样品的微结构进行了研究.研究表明样品在热处理后,晶格发生膨胀,并且在900 ℃和1000 ℃的样品中出现了钛铁矿物相.钛铁矿也是一种天然半导体矿物,沿与金红石(010)面网成大约31°夹角的方向生长,与金红石形成了二元复合半导体.紫外漫反射实验结果表明热处理后,金红石中出现的钛铁矿相有效地促进了光催化效果.     

孕育光催化活性的天然含钒金红石矿物学特征

天然含钒金红石平均含V2O5可达1．22％，Fe2O30．39％，ZnO0．35％，CuO0．22％，这些金属离子可替代八面体中Ti^4 。V以5价形式存在，配位多面体呈三方双锥，其在晶格内部对Ti的替代导致晶格畸变，打破了配位多面体原有的八面体对称而呈四方双锥的几何形态，并产生结构微应力。透射电镜研究表明，该天然金红石结构内部存在位错、晶界等缺陷，可以成为光催化活性位。对其进行受力、受热以及微波辐射等改性作用后，晶胞发生不同程度的膨胀，可能导致晶格畸变及应变能增加，进一步促进光催化活性。研究结果表明，该天然含钒金红石孕育有良好的光催化活性。     

天然金红石可见光催化强化微生物还原作用的研究

天然金红石在400～700 nm可见光范围内表现出良好的光吸收特性并具有可见光催化活性。本研究利用双室反应器,将天然金红石可见光催化作用引入微生物原有的电子还原过程。利用电化学分析等手段,对天然金红石可见光催化条件下的还原反应进行研究。金红石光催化条件下,体系整体内阻下降23.5%,功率密度增加57.1%,体系反应效率得到提高;在（0.70±0.01）V（相对于饱和甘汞电极）处发生的微生物还原氧气的反应得以加强;同时反应极化内阻降低93.05%,表明在动力学层面上促进了原有反应的发生。研究证明,可见光下天然金红石的光催化作用强化了微生物对电子受体的还原能力。     

含钒金红石可见光下催化降解亚甲基蓝实验研究

利用含有钒等杂质的金红石可部分吸收可见光的特性,以500 W卤素灯作为光源,实验研究了其对亚甲基蓝的可见光催化降解,结果表明,该金红石具有催化活性,7 h后亚甲基蓝可降解71 2%。经过加热、粉碎改性方法处理后的金红石光催化活性明显提高,加热1 100 ℃的金红石样品7 h后可使亚甲基蓝的降解率达到90 4%。增加光照强度、加入适当的H2O2 都可提高降解效果。实验为充分开发利用天然金红石提出了新的途径,为环境污染治理提出了新方法。     

紫外光及日光下天然金红石光催化降解苯酚的研究

研究了山西代县天然金红石在紫外光和日光照射条件下对苯酚的光催化降解性能,考察了光照时间、pH值、苯酚初始浓度以及H2O2添加量对降解过程的影响。在紫外光照射下,酸性条件(pH=3.5)利于光催化降解,中性和碱性条件下降解效率较低;当初始浓度为60mg/L时,降解速率可达1.922mg/(L.h);H2O2作为电子捕获剂可提高苯酚降解速率,最佳投加量为2mL/L。在日光条件下,天然金红石对苯酚表现出良好的降解性能,照射7h后,降解率达87.68%,仅略低于P25型TiO2(99.72%),可在14h内完全降解。根据电子探针和X射线衍射分析结果,认为天然金红石晶格中的V、Fe等杂质可能是提高其可见光响应效果和光催化活性的主要原因。     

碾子沟金红石矿床金红石自然颗粒粒度分析

用数学地质方法，通过电子计算机对３１５１９２个数据的处理，认为金红石自然颗粒较粗，＞０．１、０．２、０．３ｍｍ的分别占９８．８２％、８２．３６％、６４．５５％；据粒度概率分布特征，金红石自然颗粒分为７个总体，分别以０．３２０、０．４３２、０．５４４、０．６６１、０．７６７、０．９３５ｍｍ为界。其成因主要为变质作用及张力的衰减性及波动性。较粗的金红石自然颗粒可使选矿回收率大幅度提高。对矿床经济评价，开发及成因研究等有一定意义。     

天然金红石光催化降解藏红T实验研究

以低压汞灯为光源研究了天然金红石悬浆体系中藏红T的脱色条件及其光催化反应动力学，讨论了溶液初始pH值、催化剂投入量、光强、气流量、催化剂粒径、反应气氛等实验条件对藏红T脱色速率的影响，阐述了实验过程中无机离子的生成情况。结果表明，该反应基本上符合一级反应动力学；在酸性条件下尤其是当溶液初始pH值为2．5时，藏红T的脱色速率要比在碱性和中性条件下快得多；增加光强度能较大地提高反应的降解速率；催化剂最佳投入量为1．3g／L；在氧化气氛下该反应比在非氧化气氛快得多；通入气体的流量在40L／h最合适；反应溶液中有氯离子溶出说明有机物中的含氯部分被降解。本研究为光催化作用降解有机污染物提供了新的途径。     

我国主要金红石矿床金红石自然颗粒产状及粒度特征

我国已知主要金红石矿床有江苏东海榴辉岩型、湖北大阜山榴闪岩型、豫陕交界处八庙—青山角闪片岩型、陕西凤凰尖千枚岩型及山西碾子沟直闪 (片 )岩型 5个 ,前 4者为变质成因 ,后者为变质蚀变成因。变质型矿床 ,金红石自然颗粒主要为单晶、粒度较细、分布均匀 ,随着变质温压降低、粒度有明显变小趋势 ;变质蚀变型矿床 ,金红石自然颗粒主要为集合体、粒度粗、局部富集。其成因前者为变质过程是没有水参与的“干变”及变质温压的改变 ;后者蚀变过程是有水参与的“湿变” ,并且其环境为金红石提供了充分的生长空间。     

不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土的制备及其光催化活性研究

本文分别采用阴离子、非离子、阳离子三种不同类型的表面活性剂对河北蒙脱石进行改性修饰,并以酞酸丁酯和盐酸分别为前驱物和酸催化剂,采用溶胶-凝胶法（Sol-gel）制备了不同表面活性剂修饰TiO2柱撑粘土催化剂.用X射线粉末衍射（XRD）和场发射扫描电子显微镜（SEM）等手段表征了催化剂的微观结构,以2,4,6-三氯苯酚（2,4,6-trichlorophenol, TCP）和甲基橙染料的吸附、降解为模型反应,考察了改变溶胶和表面活性剂的不同添加顺序对阳离子表面活性剂所修饰的催化剂性质的影响,以及不同类型的表面活性剂修饰所得的催化剂的光催化活性.实验结果表明,通过添加不同的表面活性剂能够不同程度地改变柱撑粘土的BET比表面积,并使其对不同目标污染物具有不同的吸附能力和光催化活性.阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（DBS）修饰的TiO2柱撑粘土具有较好的光催化活性,其次是非离子表面活性剂聚乙烯醇（PVA）修饰的TiO2柱撑粘土,而阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）修饰的柱撑粘土光催化活性较差.     

不同氧化锰矿物对光催化降解苯酚的影响

合成层状结构的酸性和碱性水钠锰矿以及隧道结构的锰钾矿和钙锰矿,将其用于苯酚的光催化降解研究。分别采用X射线衍射(XRD)、原子吸收光谱(AAS)、扫描电镜(SEM)、BET氮气吸附法和紫外可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对供试锰氧化物的晶体结构、化学组成、微观形貌、比表面积以及光吸收性能等进行了表征。研究表明,暗反应条件锰氧化物对苯酚的降解作用较弱,而UV-Vis光照能显著促进锰氧化物对苯酚的降解。光照反应12 h后,锰钾矿、酸性水钠锰矿、钙锰矿以及碱性水钠锰矿的苯酚降解率分别为92.1%、77.3%、57.4%和45.8%;对应的TOC去除率分别由暗反应时的6.3%、11.2%、2.0%和4.6%提高至62.1%、43.1%、25.4%和22.5%。4种供试锰氧化物均具有光催化活性,其大小顺序为:锰钾矿>酸性水钠锰矿>钙锰矿>碱性水钠锰矿。UV-Vis光照下氧化锰矿物光化学降解苯酚主要存在3种降解机制———苯酚的直接光解,锰氧化物的化学氧化和锰氧化物的光化学催化,其中光催化降解起主导作用。     

微生物所协同的天然金红石日光催化作用研究

本文揭示了自然界中可能存在的一种新的矿物和微生物交互作用形式,即微生物通过生物电化学作用参与到半导体 矿物的日光催化作用过程中。模拟日光光源下“产电”微生物与天然半导体矿物金红石交互实验结果显示,金红石的光催 化作用促进了矿物端元的反应速率,提高了电子在微生物和矿物之间的转移效率,使微生物电子传递链末端电子能量得到 提升。二者协同作用可提高微生物或半导体矿物单独作用时对污染物如Cr(Ⅵ)的还原处理效果。该研究为环境污染治理提 供了一种矿物与微生物协同作用新理念。     

The Crystal Structure of Lisiguangite

The crystal structure of lisiguangite,CuPtBiS3,from Yanshan mountains,Chengde Prefecture,Hebei Province,China has been determined by single crystal X-ray diffraction.It belongs to orthorhombic space group P2_12_12_1 with a = 7.7372(15) A,b = 12.844(3) A,c = 4.9062(10) A,V =487.57(17) A~3,Z = 4.The final full-matric least-square refinement on F2 converged with Rl = 0.0495 and wR2 = 0.0992 for 704 observed reflections[I≥2σ(I)].Lisiguangite is the isomorph of known CuNiSbS_3 and CuNiBiS_3· Pt~(2+) and Bi~(3+) have the distorted octahedral coordination enviroments composed of two metal and four S and Cu~(+2) has a distorted tetrahedral coordination environment with four S atoms.Each S atom is surrounded by four metals to give a tetrahedral environment.The crystal structure is a complex 3 dimensional network.     

自然状态与加热改性的黄铁矿处理含铬(VI)废水的实验研究

最近几年,人们对一些天然矿物在处理重金属污染物过程中所表现出的高效性、经济性和安全性倍加青睐,并逐渐发展成环境矿物材料研究的方向［１,２］。国外对某些矿物吸附机理也有较系统的评述,有关含铬矿物与有机物的作用也有报道［１,３］。１　实验部分（１）试样来源：黄铁矿取自硫铁矿矿山,经鉴定与粉碎,淘洗,烘干,筛分,磁选后获得。（２）含铬（ＶＩ）废水：用分析纯重铬酸钾（Ｋ２Ｃｒ２Ｏ７）和蒸馏水配制。（３）实验仪器：反应体系的酸度用ＰＨＳ３Ｃ型酸度计测定,反应平衡时的吸光度用ＵＶ１６０Ａ分光光度计测定,…     

Synthesis and Photocatalytic Activity of Ti-pillared Bentonite

Ti-pillared bentonite has been successfully prepared using a modified method that can induce the transformation of TiO2 pillar from amorphous to anatase phase at a low temperature （150℃）. The value of d0.01 =1.94 nm obtained by Ti-pillared bentonite is larger than that of corresponding raw clay （1.56 nm）. Due to large numbers of Ti-pillars formed, the Ti-pillared bentonite shows an excellent ability in adsorbing Rhodamine B （RB）. The photocatalytic activity and kinetic equation are investigated by decomposing RB solution under the UV irradiation. It is found that the Ti- pillared bentonite shows super photocatalytic activity for the degradation of RB solution compared with the untreated bentonite and pure TiO2, and the kinetic equation of the degradation of RB solution is a 1.5-oder equation.     

Photocatalytic Reduction of Cr^Ⅵ by Natural Sphalerite Suspensions under Visible Light Irradiation

The photocatalytic reductive capability of a natural semiconducting mineral, sphalerite has been studied for the first time. The sphalerite from the Huangshaping deposit of Hunan Province performed great photoreductive capability that 91.95% of the Cr^6＋ was reduced under 9 h visible light irradiation, higher than the 70.58% under 9.5 h UV light irradiation. The highly reductive ability results from its super negative potential of electrons in the conduction band. Furthermore, Fe substitution for Zn introduces donor states, and the oxidation process of Fe^2＋ to Fe^3＋ makes it an effective hole-scavenger. Cd and Cu substitute for Zn also reduce the bandgap and help broaden the absorbing edge towards the visible light. These substituting metal ions in natural sphalerite make it a hyper-active photocatalyst and very attractive for solar energy utilization.