珍珠显微结构及纳米矿物的电镜分析

采用SEM(扫描电子显微镜)和HRTEM(高分辨透射电子显微镜)技术,系统地研究了珍珠层及其微结构.发现珍珠质层是由有机质胶结的文石组成片状晶层,文石大量为六边形、不规则多边形和近圆形,并与有机质层交互平行叠置.在棱柱层的柱状晶体周围也有纤维状、胶状有机质.同时,在棱柱状和片状文石晶体的截面上,含有大量纳米级的圆形、椭圆形等形状的有机质、气液包裹体或孔洞.其中许多部位的有机基质中不同程度地显现出晶格条纹像,均为纳米矿物所致.以上结果均表明珍珠层具有有序、精细、多层次、整体性好等优良的结构特点.这一结论对于探讨珍珠的成因、机械强度及医药保健性能等方面均具有重要的意义.     

多孔介质中磷负载纳米铁运动特性的模型试验

纳米零价铁在多孔介质中的运动能力影响其作为污染地下水修复材料的应用潜力。已有研究多采用一维柱试验研究纳米零价铁的运动行为,对于其二维运动行为的报道有限。自主研发了模拟多孔介质中纳米颗粒运动的模型试验系统,采用细、中、粗3种不同粒径的玻璃珠模拟土体,通过取样测量和图像分析等方法获得了磷负载纳米铁在多孔介质中的运动行为。一维柱试验结果表明磷负载纳米铁在中玻璃珠和粗玻璃珠中均有一定的运动能力,其液相回收率分别为50.3%和41.0%,而在细玻璃珠中运动能力较差;二维模型试验表明磷负载纳米铁在中玻璃珠中的滞留量随距离逐渐降低,而在粗玻璃珠中则呈现出滞留量随距离先升高后降低的趋势。由模型试验结果分析可知,磷负载纳米铁的运动和滞留过程与多孔介质孔隙结构和流速密切相关,颗粒阻塞与表面沉积等不同物理过程的共同作用导致了其在不同粒径多孔介质中运动特性的差异。研究成果可用于评估磷负载纳米铁的运动能力及分析其在多孔介质中的运移和滞留机制,为纳米零价铁技术的工程应用和环境风险评价提供参考依据。     

纳米地球科学:内涵与意义

纳米地球科学是纳米科技与地球科学的结合,是一门高度综合的交叉学科,很难划分出经典意义上的单科性研究.纳米地球科学的研究对象主要分为纳米物质与纳米孔隙,二者成因多样、尺度效应明显、广泛分布,对于前者,主要通过各类图像表征手段观察其形态、大小、聚集方式,通过各类谱学方法研究其晶体结构、分子结构等;对于后者,则主要通过图像表征手段、流体注入方法与数值模拟的结合来表征孔隙形态、孔径分布、连通性等特征.纳米地球科学的学科内涵主要体现于:在各传统地球科学学科研究的基础和框架上,针对地球不同圈层中纳米尺度微粒形成、运移、聚集和存在形式以及孔隙形成与演化等亟待解决的科学问题开展系统研究,从而加深对矿物、岩石、构造、地化以及资源、灾害、环境等分支学科纳米尺度特性的认知.纳米地球科学的产生与发展使人类在认识和改造自然方面进入了一个新层次,是地球与行星科学发展的必然途径,为矿床勘探、资源开发、新能源利用、环境污染和地质灾害的预防与治理等问题提供了新的理论依据,有着不可估量的科学意义和应用价值.      

煤矸石的纳米结构研究及用其烧制结晶釉的试验

研完了硅质煤矸石的物质成分和微观结构,揭示了其纳米结构的特点。用硅质煤矸石配料烧成了硅酸锌结晶釉,并发现其烧成温度较传统配料烧成者低。煤矸石中所含的少量铁质对烧成及制品性能无不利影响。     

战术性与战略性的深穿透地球化学方法

多年来地球化学方法主要用于圈定出露及亚出露矿化四周的地表次生分散晕和分散流找矿或圈定盲矿上方地表的原生晕找矿,取得极大效果,但对被厚层运积物或厚层成矿后沉积岩或火山岩埋藏的矿体,由于地表次生异常与原生晕皆被掩蔽而显得无能为力。８０年代以来发展了一些新的能有效探索被厚达数百米运积层及成矿后沉积岩或火山岩埋藏的矿体的“深穿透”地球化学方法,包括澳大利亚的ＭＭＩ方法,加拿大与美国的酶提取方法,前苏联的ＣＨＩＭ方法,瑞典的ＧＥＯＧＡＳ方法及中国的ＮＡＭＥＧ与ＭＯＭＥＯ方法。这些方法大多数是用于详查中,用在地质预测认为深部有远景或地球物理方法发现深部有某种异常,但又无法取得可靠的矿化直接证据的地区,而中国的ＮＡＭＥＧ与ＭＯＭＥＯ方法则既是战术性的,又可在找寻隐伏的大型、特大型甚至巨型矿床上发挥巨大的战略作用。文中列举了在乌兹别克斯坦穆龙套巨型金矿及澳大利亚奥林匹克坝巨型铜铀金银矿周围进行的战略性深穿透ＮＡＭＥＧ与ＭＯＭＥＯ测量的结果,笔者认为这种战略性与战术性深穿透地球化学方法的发展将会加速在隐伏区找到大型至巨型矿的进程,并为勘查地球化学在２１世纪开拓广阔的新的研究领域。     

淡水珍珠蚌壳中初生文石棱柱层的纳米至介观尺度结构及其矿化机制研究

利用场发射扫描电镜(FESEM)、聚焦离子束(FIB)制样和透射电镜(TEM),研究了初生棱柱层的形貌和单个初生棱柱的内部结构及其结晶学性质.结果显示,棱柱直接由文石纳米颗粒定向附着生长而成;其次纳米颗粒的快速沉积造成不严格定向的生长,因而形成疏松多孔的棱柱表面;最后,棱柱由于竞争生长机制最终沿表壳层内表面的垂直方向生长.这些发现将增进我们对贝壳棱柱层生长过程的理解,也为研究珍珠层的生物矿化过程提供新的视角.     

中国金的地球化学省及其成因的微观解释

利用全国1:20万区域化探扫面600×104km2和东天山、中蒙边界1:100万地球化学填图86×104km2的金分析数据,在全国圈定了15处金的地球化学省集中区,并发现与金矿成矿带或大型矿集区有关的地球化学省都具有多层套合结构特征。这种具有多层套合特征的地球化学省的形成是由高背景岩石、成矿作用和矿床风化产生的次生分散相互叠加的结果。高背景岩石提供了成矿元素的初始物源,成矿过程使得元素的进一步活化和富集,矿床风化产生元素的点源分散进一步形成叠加异常浓集中心,最后形成了具有多层套合的地球化学异常。通过使用微米和纳米观测手段发现地球化学样品中存在大量微米至纳米级金微粒,这种金微粒具有极强的活动性,能被各种营力作长距离搬运,形成了大规模具有多层套合特征的金地球化学省。     

纳米石墨粉红黏土改良机理试验研究

为了探寻纳米石墨粉对区域性红黏土的改良机理,利用TSZ-1型三轴试验仪进行正交试验设计,选用扫描电镜法对试样进行微观结构测试,采用单因素方差分析法分析了纳米石墨粉掺量对红黏土力学特性的敏感性,试验结果表明:纳米石墨粉掺量是改良红黏土抗剪强度参数的显著性影响因素;改良红黏土的主应力差与轴向应变曲线之间整体呈双曲线关系,具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;改良红黏土的抗剪强度可采用线性的Mohr-Coulomb准则来描述;内摩擦角参数表现为随着纳米石墨粉掺量增大基本保持不变,而黏聚力参数具有随掺量的增加先增加后减小的特性;纳米石墨粉对红黏土改良的宏观力学性质,与其对红黏土孔隙结构的影响及红黏土矿物颗粒的黏附胶结密切相关。     

含钙铝铁水解聚合产物的矿物学研究Ⅲ:陈化对形态的影响

用透射电镜、扫描电镜、热分析及矿物谱学等手段对含钙铝铁水解聚合产物(含微量硅)合成初期样品及其陈化9年后样品组成物相的形态演化进行了观察对比研究。结果表明,含钙铝铁溶液合成初期迅速形成类钙矾石双羟合结构体,其结构中部分Al3+被Fe3+取代、SO42-阴离子被Cl-离子替代,无定形的铝铁共聚物、铝硅共聚物和多种铝、铁、钙氢氧化物(氧化物)微晶竞争存在。缺氧条件下铝铁水解产物的演化由于氯、钙离子的存在而与文献的报道有所不同。陈化改变了含钙聚合铝(铁)溶液中的长程有序结构。其中的类钙矾石双羟合结构体在高Cl-、低pH环境下长期陈化过程经历了溶解-再结晶作用。大量的铁微晶相溶解形成富铝水羟合铁(ferrihydrite)胶体结构,Cl-与Ca2+以键合或共沉淀方式进入富铝水羟合铁(ferrihydrite)相。富铝水羟合铁(ferrihydrite)胶体最终的结晶相还是β-FeOOH。     

用于稠油水热催化降黏的keggin型杂多酸盐的制备表征及应用

采用室温固相反应的方法合成了纳米级的keggin型杂多酸盐,使用红外光谱IR、X射线衍射XRD和激光电位粒度检测法ZSI等方法进行了表征,并将其用于特、超稠油的水热催化裂解降黏反应,使用棒薄层火焰离子化分析仪TLC-FID对反应前后稠油的族组成进行了测定,研究结果表明:纳米级的keggin型杂多酸盐可以使G540稠油在200℃时黏度降低80%以上,并有9.25%的重质组分裂解为轻质组分.