微生物矿化机制研究中的介观分析技术——以微生物与六价铬相互作用为例

微生物矿化的微观机理研究是当前地质微生物学的研究热点之一。以苍白杆菌与铬相互作用的研究为例,阐述了各种介观方法在微生物矿化模拟实验及微观机理研究中的应用。该研究借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、原子力显微镜以及X射线吸收精细结构谱(XAFS)等表面与纳米表征手段,获得了铬还原菌与六价铬作用过程中的微观结构信息,包括菌体的形貌变化、铬在菌体内外的分布和成晶情况、非晶态还原产物的离子价态以及局域配位环境。研究结果将有利于揭示微生物与重金属相互作用机理,对其它类似体系的研究亦有借鉴意义。     

硅灰石与盐酸反应模式及产物性质研究

报道了硅灰石与盐酸反应在ＰＨ≥２条件下的反应模式,并从反应产物颗粒形态、粒径分布、表面电位、比表面积等性质及反应动力学规律来证实这种反应模式。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿中的二氧化硅

采用碱熔酸化方法处理样品,选用金为内标元素,电感耦合等离子体发射光谱法测定锌精矿中的二氧化硅。研究了熔融试样时引入的基体元素钠对被测元素的干扰情况,结果表明基体效应明显存在,且随着钠量的增加,基体效应显著增强,仪器稳定性严重降低,影响测定结果的准确度。内标校正法有效克服了基体效应及仪器波动产生的影响。研究结果表明,二氧化硅的检出限为0.006 3 mg/L,测定范围为0.02%~10%,对矿石标准物质进行测定,结果与标准值一致,方法精密度(RSD,n=5)小于2%。     

聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料的制备与表征

基于蒙脱石层间域二维纳米空间厚度的可扩展性,采用有机插层、单体引入及原位聚合法,制备了聚苯胺/蒙脱石纳米复合材料,利用XRD、FT-IR、TG-DSC、SEM和四探针电阻牢测量仪等研究了复合材料的结构、热性能和导电性能,并讨论了复合机理.结果表明,当m(OM)/m(An)＜0.3时,苯胺单体原位聚合后,蒙脱石晶层被充分剥离,复合材料的热稳定性提高;当有机蒙脱石与苯胺的质量比为0.09时,所制得纳米复合材料的电导率最大达到2.34 S/cm.     

纳米级高岭石晶胞数、原子数和晶面原子数的计算与研究

以矿物晶体结构、晶体化学理论为基础，通过对纳米级高岭石颗粒的晶胞数、原子数以及平行(001)面的表面原子数的计算，讨论了它们与纳米级高岭石颗粒尺度大小的相关规律，并结合纳米微粒的特性对其进行了简要分析。     

溶胶-凝胶法制备纳米荧光粉Y4Al2O9:Eu3+的初步研究

用溶胶-凝胶法(sol-gel)制备了纳米荧光粉Y4Al2O9: Eu3+,用X射线粉晶衍射对其进行了物相鉴定,表明在900℃已经得到纯相的Y4Al2O9产物,并用透射电镜对其进行形貌和衍射分析,分析结果证明得到的产物为纳米粉末态晶体,产物Y4Al2O9:Eu3+粒径均匀,大致在20～50nm之间,平均粒径为30nm.并用荧光光度计对其荧光光谱进行了研究,光谱表明Eu3+在Y4Al2O9晶格中占据两种不同的位置.用λ =254nm的紫外光激发Y4Al2O9:Eu3+时,产生两条发光谱带,即由于5 D 0→7 F 1的跃迁产生在峰值λ =590nm处的橙色发光带,和5 D 0→7 F 2跃迁在峰值λ =610nm处的红色发光带.     

水悬浮体系中凹凸棒石与Cu2+作用机理

研究矿物吸附重金属性能和机理,对正确认识矿物吸附性质、环境矿物材料应用研究以及重金属环境化学行为具有重要理论和实际意义。凹凸棒石是重要粘土矿物之一,也是重要的环境矿物材料,其吸附净化功能潜在应用受到广泛关注。在制备凹凸棒石纯样基础上,进行了凹凸棒石吸附Cu^2 单因素实验,吸附前后溶液pH值变化观测和吸附Cu^2 后凹凸棒石表面结构高分辨透射电镜调查。结果表明,从表面来看,凹凸棒石对Cu^2 的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、初始溶液pH值、吸附剂用量等因素影响,但实际上,凹凸棒石对Cu^2 的吸附作用主要是凹凸棒石诱导的Cu^2 水解沉淀作用以及凹凸棒石(带负电荷)与氢氧化铜(带正电荷)正负电荷胶体颗粒的互相作用,这有别于严格意义的矿物界面吸附作用。产生这种作用的机制在于凹凸棒石属于天然纳米矿物材料,具有较高的表面化学活性,凹凸棒石一水悬浮体系中凹凸棒石表面水解呈现出碱性,结果导致吸附平衡水溶液pH值较初始水溶液有较大程度的升高,达到Cu^2 水解基本完全的pH条件.     

不同页岩及干酪根比表面积和孔隙结构的比较研究

运用氮气吸附和扫描电子显微镜实验研究了中国南方古生界不同页岩及其干酪根孔隙发育形态及影响因素.结果显示:二叠系大隆组页岩比表面积介于2.22~3.52 m2 g-1,比表面积与TOC含量之间没有相关性;干酪根纳米孔隙不发育,比表面积为20.35~27.49m2 g-1;志留系龙马溪组页岩比表面积介于17.83~29.49 m2 g-1,比表面积与TOC含量之间有极好的正相关性;干酪根纳米孔隙发育很好,比表面积高达279.84~300.3 m2 g-1;寒武系牛蹄塘组页岩比表面积介于20.12~29.49 m2 g-1,比表面积随TOC含量和蒙脱石含量增加而增加;干酪根发育有一定量的纳米孔隙,比表面积为161.2 m2 g-1.作为比对样品,油柑窝组油页岩比表面积为19.99 m2 g-1;干酪根孔隙极不发育,比表面积仅为5.54 m2 g-1,说明了油页岩的比表面积可能主要是来自蒙脱石等粘土矿物的贡献.页岩比表面积的高低及孔隙的多少与有机质含量、类型、成熟度和蒙脱石含量等因素密切相关.低成熟干酪根基本没有孔隙发育而显示出极低的比表面积;高过成熟干酪根具有较好的孔隙发育及较高的比表面积.龙马溪组干酪根比牛蹄塘组干酪根具有更为发育的纳米孔隙和更高的比表面积,这可能与它们的干酪根类型及显微组分等因素有关.较高的蒙脱石含量也会对页岩比表面积有一定的贡献.低成熟干酪根的孔容和比表面积主要是来自大于10 nm孔的贡献,高过成熟干酪根的孔容主要是大于10 nm孔的贡献,但4 nm左右孔也有一定的贡献,比表面积则主要是来自小于4 nm孔的贡献.通过对比研究不同页岩及干酪根的比表面积与孔隙结构可以得出龙马溪组和牛蹄塘组页岩比大隆组页岩具有更强的吸附能力.     

Eu3+水合离子在纳米二氧化硅表面的吸附与结构

采用发射光谱研究了不同pH和不同Eu初始浓度条件下,Eu在纳米二氧化硅-水界面的吸附特征。研究发现,当pH低时,Eu在纳米二氧化硅表面的吸附很少,随着pH的增加,Eu在纳米二氧化硅表面的吸附急剧增加,当出〉6时,几乎所有Eu都被吸附。研究同时表明,吸附在纳米二氧化硅与水界面的Eu离子种类也取决于pH值：当pH〈5时,吸附的Eu主要为Eu^3＋水合离子,当pH〉5时,吸附的Eu主要为Eu（CO3）^＋,甚至Eu（CO3）2^-离子。吸附的机理除了静电吸引外,更重要的是这些离子与纳米二氧化硅表面形成化学键,即表面化学吸附。     

静电纺丝技术制备纳米纤维复合环氧涂层及其海洋防腐性能

纳米纤维可以填补有机涂层中存在的孔隙和微裂纹,并提高其抗腐蚀能力。本文介绍了一种利用静电纺丝方法在Q235碳钢表面制备纳米纤维,并与有机环氧树脂复合,进而提高树脂防腐性能的技术。制备了环氧-纤维复合涂层(PAN-NFs/EP),采用电化学方法以及盐雾实验对复合涂层的防腐性能进行了表征,结果表明嵌入了纳米纤维的环氧复合涂层,其电化学阻抗提高了两个数量级,防腐性能明显提高。本研究对静电纺丝技术在海洋防腐中的应用具有一定的参考价值。