纳米矿物-水溶液界面过程

在地球环境中普遍存在的纳米矿物-水溶液界面对许多基本的地球化学过程都至关重要,因而是纳米地球化学的前沿核心研究领域.简要介绍了纳米矿物-水溶液界面领域的基本概念和近期研究进展.举例描述了纳米矿物团聚、吸附、溶解和化学反应等几个相互关联的主要过程,具体阐述了纳米矿物自身特征（如组成、结构、尺寸、形貌、表面保护剂等）以及环境介质条件（如pH、离子强度、化学反应物质、天然有机质浓度和组成、微生物、光辐射等）对纳米矿物-水溶液界面过程的影响规律和微观机制.针对本领域发展面临的机遇和挑战,为未来的研究方向提出了一些设想和建议.      

安徽铜陵矿集区铜官山矿田胶状黄铁矿矿物学特征及其对成矿作用的制约

铜官山矿田是铜陵矿集区内五大矿田之一,矿田内顺层产出的层状硫化物矿体是铜金矿床的主矿体,矿体内含有较多的胶状黄铁矿,其成因的争议制约了对铜金矿床成矿作用的解析。本文主要利用场发射扫描电镜(FE-SEM)等纳米矿物学手段,并结合光学显微镜、粉晶X射线衍射(XRD)、微区激光拉曼光谱分析等方法,对矿田内铜官山矿床及天马山矿床内层状硫化物矿体中胶状黄铁矿矿石的矿物组成、微形貌、微结构等特征进行系统研究,结果表明胶状黄铁矿矿石多呈胶状、鲕状结构,具有同心环状构造,同心环被赤铁矿、菱铁矿与黄铜矿脉穿切。同心环主要由白铁矿+有机质与胶状黄铁矿交替组成。胶状黄铁矿的黄铁矿颗粒粒径从纳米至亚微米均有分布,以自形-半自形立方体为主,少数呈他形,脉体边部胶状黄铁矿颗粒较大,自形程度较高,重结晶显著。矿石中含有少量白云石、伊利石微晶体,与胶状黄铁矿紧密共存,显示典型沉积特征。共存石英磨圆度较高,存在次生加大现象,表面存在胶状黄铁矿印模,显示为碎屑成因。这些综合信息表明胶状黄铁矿非岩浆热液成因,而是与石炭系地层同沉积成岩成因,并可能有微生物作用参与。高孔隙率、高化学活性及较高有机质含量的胶状黄铁矿可能为燕山期岩浆热液演化的含铜成矿流体提供了沉淀剂,对矿田内铜金硫化物矿体的层控性发挥了重要的控制作用。     

A Microscopic and Nanoscale Understanding of the Formation of Gold Geochemical Provinces

Gold geochemical provinces in China were delineated through stream sediment or catchment sediment sampling in this study. Each gold geochemical province delineated by a threshold value of 2.5 ng/g covers an area of thousands of kilometers. It is a dilemma that geochemists traditionally thought that gold could not migrate for a long distance in rivers or streams to form a large-scale geochemical anomaly due to its chemical inertness and high specific density. The quantitative spectroscopic analysis and observations under a scanning electron microscope(SEM) indicate the presence of submicroscopic gold particles(5 μm in diameter) in large quantities, and observations under a Transmission Electron Microscopy(TEM) further suggest the presence of nanoscale gold particles(several tens of nanometre in diameter) in ores, rocks, soils and stream sediments. Particularly, submicroscopic and nanoscale gold particles less than 5 μm were only found in samples having a low gold content(10ng/g). This result shows that geochemical provinces, delineated by a threshold value of 2.5 ng/g, are formed by long-distance transport of ultrafine gold in streams. The findings may provide direct microscopic evidence for gold migration to form geochemical provinces.     

纳米TiO2/天然矿物复合材料的环境效应

本文系统论述了国内外有关纳米TiO2/矿物复合材料的研究和应用现状,重点介绍了负载纳米TiO2的矿物种类及其复合材料在环境科学研究中的应用。分别介绍了氧化物、层状硅酸盐、架状硅酸盐和硅藻土,重点论述了层状硅酸盐类。纳米TiO2/矿物复合材料主要应用于降解有机污染物(如有机染料、苯酚、甲基橙、亚甲基蓝、邻氯苯酚、DDVP、HCH、DDT、DDE、DDD、反式氯丹和顺式氯丹等),将其变为H2O、CO2等无害小分子化合物,不产生二次污染。纳米TiO2/天然矿物复合材料对污染物的降解效果优于单相TiO2,在环境方面的应用很有潜力。     

溶胶凝胶法制备（Eu^2＋，Dy^3＋）SrAl2O4

采用无机盐溶胶-凝胶法制备了颗粒均匀的形态为针状的(Eu2+,Dy3+)SrAl2O4纳米粉体.通过TG-DTA分析和X射线衍射和扫描电镜分析方法,对样品进行了微观结构和表面形态的表征.研究了纳米(Eu2+,Dy3+)SrAl2O4粉体在不同烧结温度下固相反应过程和成相规律.实验结果表明,当样品的烧结温度为500 ℃时是单一的Sr(NO3)2晶相;750 ℃左右生成了Sr3Al2O6,并伴有少量SrAl2O4晶体;1 100 ℃是生成了结晶度良好的针状纳米(Eu2+,Dy3+)SrAl2O4粉体.通过计算,样品粉体晶粒平均为80～100 nm.该晶体粒度随烧结温度升高而逐渐变大.     

纳米级的轴长1.8nm蒙脱石药理作用的矿物学解释

根据蒙脱石的构造特征，当该矿物处于纳米级时，对其药理作用进行了矿物学的解释，并根据矿物本身的特性对其药理作用进行了初步的应用研究。     

纳米铁还原高浓度硝基苯的实验

采用液相还原法制备纳米铁粒子,粒径约为50 nm,主要成分为ɑ-Fe。实验研究了纳米铁还原高浓度硝基苯的效果及反应动力学。结果表明:自制的纳米铁具有很高的活性,短时间内能将高浓度硝基苯彻底还原,效果远优于普通铁粉。当摩尔比满足n纳米铁∶n硝基苯=4∶1时,纳米铁还原硝基苯属于一级反应动力学,反应速率常数和半衰期分别为0.159 3 h-1和4.351 2 h。整个实验过程中,ρ(DO)在0.5 mg/L以下,pH值约为9.0,体系呈弱碱性的厌氧环境,有利于厌氧微生物的生长。纳米铁反应后的产物为Fe6(OH)12CO3和MgFe3O4,且以Fe6(OH)12CO3为主。纳米铁反应后较以前比粒径变化不大,分散性较好,但表面被严重腐蚀。     

微晶白云母负载纳米TiO2及其光催化性能研究

以微晶白云母为载体,钛酸丁酯为钛源,采用溶胶-凝胶法合成制备微晶白云母负载纳米TiO2光催化剂,然后用X射线衍射,扫描电镜等对微晶白云母负载TiO2光催化剂进行表征。再以微晶白云母负载纳米TiO2光催化剂对亚甲基蓝进行了光催化降解研究,特别针对有无紫外光照射条件下微晶白云母、纳米TiO2、微晶白云母/纳米TiO2等在亚甲基蓝溶液中的行为进行研究,结果表明:所制备的微晶白云母负载TiO2光催化剂对亚甲基蓝具有较好的光催化降解能力,1250目微晶白云母负载TiO2在紫外光照射下光催化反应4h,其降解率可达99%以上。     

纳米金表面修饰与表面等离子体共振传感器的相互作用研究

For a quantitative analysis of the detection performance of wavelength surface plasmon resonance sensor after the introduction of absorbing thin films, a mathematical model was established for the wavelength SPR biosensor. Based on absorption theory of dispersive media, the distribution of electromagnetic field in each film outside the prism is calculated. The results show that, after introducing the absorbing thin films, electromagnetic field energy distribution in each layer out of the prism surfaces was changed, the metal film contribution on the resonance absorption was reduced, which increases the half wave width of SPR curve and the minimum reflection coefficient, so the optimal film thickness of metal film was also changed. Then the effect of colloidal gold and immunogold on SPR biosensor has been theoretically and experimentally verified. The result shows that, compared with the 48 nm gold film SPR sensor, the sensitivity increases 1.5 times when 45nm gold film is surface-modified with 10nm nano-gold.     

Se(IV)对藻蓝蛋白分子的氧化及纳米Se(0)的生成

从钝顶螺旋藻(Spirulina platensis)中提取纯化藻蓝蛋白(Phycocyanin,PC),光吸收值A620/A280为3.1,观察Se(Ⅳ)与PC相互作用的光谱行为及红硒化现象。光谱检测发现,加入SeO32-后,PC在620 nm的特征光吸收减弱,并随Se(Ⅳ)浓度增加和时间延长单调降低,278 nm和347 nm的光吸收增强;PC的荧光发射和荧光激发也均呈现衰减。另外,PC与Na2SeO3相互作用后,观察到红硒化现象,透射电镜(TEM)证明主要存在形态为红色纳米硒。结果提示PC可能是SeO32?作用的敏感靶点,Se(Ⅳ)对PC主要表现为氧化损伤,而Se(Ⅳ)被还原为红色纳米硒。