有机宝石材料Corallium elatius的多级结构构建

以重要的宝石级红珊瑚品种Corallium elatius为研究对象,采用偏光显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等测试手段,逐级还原了Corallium elatius样品从宏观到纳米的多级结构构建：有缺陷但具有一定定向性的纳米筹组成了亚微米单元;亚微米单元按一定方向排列形成了骨针单元;骨针单元的组合形成了片状单元;定向性近乎一致的片状单元沿界线（有机质）排列成了明暗相间的人字纹单元;人字纹单元以髓部为中心依次排列形成了Corallium elatius样品横截面的放射状纹理。每一级结构由更小尺度的结构单元组成,同时,多个同尺度单元又排列形成上一级结构。在这种多级嵌套结构中,每一级的结构单元具有几乎一致的定向性。随着结构单元尺度的细化,结构单元的定向程度降低。从生物矿物学角度探讨了不同尺度方解石模块的自组装模式,揭示了样品在有机质调控下的特殊结构,为后续的研究提供了方向。     

纳米硅粉水泥土的强度特性及固化机理研究

将性能优异的纳米硅粉作为外掺剂应用于水泥土改性研究。通过室内试验，探讨了纳米硅粉水泥土的强度特性。试验表明，一定掺量下的纳米硅粉能够显著提高水泥土的各个龄期强度。结合试验测试和理论分析，探讨了纳米硅粉在水泥水化硬化过程中的作用以及纳米硅粉与土之间的作用，在此基础上，分析了纳米硅粉改性水泥土工程性状的机理，旨在为纳米硅粉应用于工程实践开展理论和试验研究探索。     

天然有机质对纳米零价铁去除水中六价铬的影响

应用纳米零价铁进行地下水污染治理是近年迅速发展的环境修复新技术,但在实际应用中,纳米零价铁的反应活性受到环境条件的影响,其中自然界中广泛存在的天然有机质就是重要影响因素。通过批实验研究腐殖酸(天然有机质代表物)对纳米零价铁去除水中六价铬的影响,结果表明,腐殖酸的存在能够极大地抑制纳米铁去除六价铬的反应速度和去除效率,原因在于纳米铁对腐殖酸具有一定的吸附作用,从而减少了纳米铁表面的有效活性位点,降低了对六价铬的作用。此外发现,水体中溶解氧的存在有利于纳米铁对六价铬的去除。关于腐殖酸-纳米零价铁-六价铬的相互作用研究,对于进一步揭示修复体系作用机制具有重要的理论和应用价值。     

纳米金银材料在比色检测汞中的应用

汞具有生物富集性和剧毒性,对人体健康和环境产生严重的危害和影响,因此开发准确测定样品中微量汞的方法具有重要的实际意义。原子光谱法、电感耦合等离子体质谱法、电化学分析法、分光光度法等测定Hg(Ⅱ)的传统方法,由于存在样品预处理过程复杂、仪器昂贵、分析周期长等问题,难以满足实际分析的需求,而比色法作为快速检测Hg(Ⅱ)的一种有效方法虽然得到了广泛的应用,但其灵敏度和选择性仍很难满足复杂基体中微量Hg(Ⅱ)的测定要求。纳米金银材料由于具有独特的表面等离子体共振效应,Hg(Ⅱ)可引起纳米金银溶液发生团聚或氧化还原反应导致溶液颜色发生改变,基于此近年来纳米金银材料在比色测定Hg(Ⅱ)中的应用受到了高度关注,所建立的新方法已成功用于实际样品中微量及痕量Hg(Ⅱ)的测定;但检测的样品主要是水样,用于测定其他的样品干扰较大。本文综述了近年来纳米金银比色检测Hg(Ⅱ)的原理及研究进展,指出建立简单、快速、高灵敏度、高选择性、可用于复杂样品体系中Hg(Ⅱ)的比色检测新方法是该领域今后的主要发展方向。     

四川盆地龙马溪组页岩有机质的纳米孔隙

在南方下古生界海相页岩有机显微组分及其赋存状态研究的基础上,以场发射扫描电镜二维图像所展示的有机质纳米孔隙形貌特征为主要依据,将四川盆地龙马溪组页岩有机质纳米孔隙的成因类型划分为沥青球粒孔、气孔、铸模孔。分别论述了这3种纳米孔隙的成因、形貌、大小、演化、连通性、相互关系及其在页岩储层中的作用。研究表明,龙马溪组页岩的显微组分主要是沥青质体,气孔和沥青球粒孔均发育于沥青质体内部,形成于有机质降解和热演化过程,是页岩气生成、吸附和聚集的有力佐证与优先空间。龙马溪组底部富有机质页岩中,各种有机质纳米孔隙发育程度高,直接体现了强的生气和聚气作用。      

钾长石在碱性条件下的蚀变机制及其蚀变产物托贝莫来石的纳米结构研究

钾长石在碱性流体蚀变过程中会形成层状铝硅酸盐等矿物,前人对其反应机制和反应产物进行了研究,但缺乏微观尺度尤其是纳米尺度的探讨。因此,作者对钾长石在极端碱性条件下(190℃,24h,初始p H=12.4)的蚀变机制及其蚀变产物层状硅酸盐托贝莫来石的显微结构开展了纳米尺度的研究。X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量色散光谱等观测结果显示,钾长石在碱性条件下水热蚀变所得到的产物主要为托贝莫来石、水钙铝榴石和方解石。高分辨率的透射电镜结果表明,在钾长石与次生矿物相的界面形成了纳米级的多孔非晶质层,且在空间上表现出结构的不连续性。界面溶解-再沉淀(CIDR)机制很好地解释了钾长石与次生矿物相界面的空间不连续性和非晶质层的形成。对蚀变产物中纤维状的托贝莫来石晶体进行显微结构表征,结果表明托贝莫来石的孔隙直径为0～160nm,平均孔径约为40nm;其构成的纳米孔隙和通道有利于增加周围流体中离子和气体的溶解度,并可能会影响局部化学平衡。这为层状铝硅酸盐作为自然界以及工业吸附材料和催化剂的更广泛应用提供了重要依据。     

非平衡2:1型蒙脱石微观结构特征研究

从蒙脱石的化学组成、晶体结构、纳米结构以及晶胞的荷电规律,阐述了蒙脱石的微观结构特征。蒙脱石晶胞是一个带有0.66个负电荷的大负离子体,每个晶胞面积约为0.4378 nm2,体积0.4594nm3。9个晶胞构成了能完整表征蒙脱石物化性的最小纳米微粒,该微粒平行于(001)面的面积为4.2645nm2,体积4.0940 nm3。蒙脱石晶体层间通常带有负电荷,端面带有正电荷,所以蒙脱石在分散过程中容易形成卡房式结构。     

地壳内上升气流对物质的迁移及地气测量原理

对地气采样片上地气物质状态观测，上升气流模拟模型以及扩散模型实验初步证明，地气物质是以纳米级微粒形式迁移；上升气流对物质的过移作用比物质扩散作用要强得多。结合对８个地区已知金矿地气测量成果，讨论了地气测量原理，认为是地壳内上升气流携带纳米级成矿物质至地表，在矿化体垂向投影的地表位置形成矿致地气异常。     

海泡石吸附纳米TiO2对·OH基产生的影响

用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对海泡石结构和形貌以及吸附纳米二氧化钛的海泡石的形貌进行了观察;采用BET法(以氮气为吸附气体)测定海泡石吸附纳米二氧化钛的比表面积的变化,用电子自旋波谱仪ESR对海泡石吸附纳米二氧化钛产生羟基自由基(·OH)的能力进行表征。研究结果发现,海泡石对纳米二氧化钛有较好的吸附、分散作用,在自然光条件下可产生·OH,且在355nm波长照射条件下产生·OH的能力增强。这不仅解决了纳米材料团聚、不易分散的问题,而且增强了纳米材料的光催化性能。     

大洋锰结核氨浸渣制备纳米态钾锰矿的研究

利用大洋锰结核还原氨浸渣为原料通过水热法合成了纳米态钾锰矿,并分析了反应pH值对合成产物物相、晶体形态的影响.实验结果表明,合成反应较佳pH值为5～7,反应体系中存在K+、SO42-对合成纳米态钾锰矿十分有利.该方法降低了钾锰矿合成成本,为钾锰矿商业化生产提供了思路,同时为大洋锰结核氨浸渣的资源化利用和清洁生产开辟了新的途径.