高岭石-水体系中水分子结构的分子动力学模拟

以Hendricks模型为初始结构, 利用CLAYFF力场对高岭石-水体系进行无晶体学限制的分子动力学模拟. 结果表明, 层间水有三种类型: I型类似于Costanzo提出的“洞水”分子, 其HH矢量(水分子中从一个氢原子位置指向另一个氢原子位置的方向矢量)平行于(001)平面, 而C2轴稍微倾斜于(001)面法线; II型类似于“连接水”, 一个氢氧键指向临近的层间四面体氧形成氢键, 另一个氢氧键与(001)面近似平行; III型水分子在层间近似保持为竖直状, 一个氢与层间四面体氧形成氢键, 而另一个氢与对面层的羟基氧形成氢键. 高岭石羟基氢沿(001)晶面法线的浓度曲线显示一部分羟基指向变为近似平行于(001)面, 羟基氧因此能够暴露出来与层间水分子氢形成氢键. 此外, 模拟中还观察到部分II型水分子氧偏离于层间的平均位置而更靠近四面体层, 这和Costanzo的实验结果一致, 可能是X射线谱图中(002)弱衍射峰出现的原因.     

贵州普安矿区晚二叠世煤中微量元素的质量分数和赋存状态

运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、X射线荧光光谱（XRF）、冷原子吸收光谱（CV-AAS）、原子荧光光谱（AFS）、离子选择性电极法（ISF）、带能谱仪的扫描电镜（SEM EDX）和逐级化学提取技术（SCET）对贵州普安矿区晚二叠世煤中微量元素的质量分数、赋存状态和成因机理进行了研究。结果表明，贵州普安矿区2号主采煤层的矿物组成主要为低温热液流体成因的黄铁矿和陆源碎屑成因的黏土矿物；与贵州煤、中国大部分煤和美国煤相比，该煤中As (36.9×10－6)、Cd (10.2×10－6)、 Cr (167.3×10－6)、Cu (365.4×10－6)、Hg (2.82×10－6)、Mo (92.6×10－6)、Ni (82.6×10－6)、Pb (184.6×10－6)、Se(6.23×10－6)、Zn (242.3×10－6)和U (54.6×10－6)显著富集。而另外4个主采煤层（1号、8号、11号和17号煤层）中微量元素的质量分数与贵州煤、中国大部分煤和美国煤中的相当。普安矿区2号煤层中的As、Cd、Hg、Mo、Ni、Pb和Zn等元素主要赋存在黄铁矿中，而Cr、Cu和U主要存在于高岭石中，表明低温热液流体和陆源碎屑对煤中微量元素的富集起了决定作用。     

Y3+, S6+掺杂的矿物锂快离子导体Li1.2+x-yYxTi1.9-xAl0.1Si0.1SyP2.9-yO12系统的合成与表征

以LiTi2(PO4)3为母体,以天然高岭石为起始原料,经高温固相反应制得了一系列新的锂快离子导体Li1.2+x-yYxTi1.9-xAl0.1Si0.1SyP2.9-yO12(以下简称Y-S-Lisicon).X射线粉末衍射分析结果表明在x≤0.3,y＜(0.2+x)的组成范围内均能得到类似于Nasicon三方结构的相,同时还存在其他杂相.应用交流阻抗技术测定电导率的结果表明起始组成为x=0.1,y＝0.15的合成物电导率最高,其在室温下的电导率为2.93×10-5 S·cm-1,在673 K时可达3.62×10-2 S·cm-1,其在473～673 K间的活化能为37.19 kJ·mol-1,分解电压为3.0 V.     

1,3,5-三硝基苯在高岭石表面吸附的理论研究

构造了高岭石硅氧层和铝氧层的团簇模型(分别为Si₁₃O₃₇H₂₂和Al₆O₂₄H₃₀), 并分别在B3LYP/6-31G(d), MP2/6-31G(d)//B3LYP/6-31G(d)和B3LYP/6-311++G(d,p)//B3LYP/6-31G(d)理论水平上对1,3,5-三硝基苯(TNB)在高岭石表面的吸附性质(如优化的几何构型、 结构参数、 吸附能、 振动频率、 静电势和分子轨道等)进行了研究. 结果表明, TNB和硅氧层表面间的相互作用以静电和范德华相互作用为主; TNB与铝氧层间的相互作用以氢键为主, 且TNB和铝氧层间相互作用的能量更低, 结构更稳定.     

红壤可变电荷矿物的酸碱缓冲能力及表面络合模型

氧化铁和高岭石是红壤中可变电荷的主要来源,对红壤的酸碱变化起到缓冲作用.本研究基于红壤矿物的表征和酸碱滴定实验结果,采用1-site/2-pK表面络合模型获得了其表面活性位点浓度H_s、密度D_s、酸碱平衡常数pK_a^int以及电荷零点pH_pzc等相关参数,定量解析了氧化铁和高岭土的酸碱缓冲能力.结果表明：该模型能较好地适用于分析针铁矿、赤铁矿及高岭石的表面酸碱性质;针铁矿、高岭石表面活性位点浓度H_s较高,说明其对酸具有较好的缓冲效果.根据上述酸碱性质参数,模拟计算了不同pH下的矿物表面化学物种,揭示了矿物表面反应缓冲土壤酸碱变化的机制.采用上述酸碱滴定方法及模型计算方法,分析实际林地红壤样品的酸碱缓冲能力,并采用表面络合模型计算了其表面化学物种,验证了该方法用于林地红壤酸碱缓冲能力分析的可行性.     

插层法制备g-C3N4/高岭石复合材料及其光学性能

高岭石表面与层间具有较高的活性和良好的规范性,因而适合对其进行化学修饰,在催化剂负载方面值得深入研究.本文以甲氧基嫁接的高岭石为前躯体,采用置换插层法制备出高岭石/三聚氰胺插层复合物,进一步在550 ℃煅烧获得g-C3N4/高岭石复合光催化剂.利用X射线衍射、傅里叶红外和热重-差热分析等手段对复合光催化材料进行表征,并对其光催化性能进行研究.结果表明,当高岭石与光催化剂前驱体三聚氰胺质量比为1∶1和1∶2时,较难缩聚得到g-C3N4;然而,当高岭石与三聚氰胺质量比为1∶3、1∶4、1∶5时,可获得不同g-C3N4占比的复合材料,其整体分散状况因高岭石的加入而有效改善,这表明高岭石的加入能有效避免g-C3N4的团聚.所制备的高岭石负载石墨相氮化碳光催化材料具有较好的光学性能,在探索经济、高效、绿色矿物基复合光催化剂方面研究具有重要意义.     

铝土矿中高岭石的红外光谱定量分析

本文用红外光谱法对铝土故中的高岭石作了定量分析,得出了校准曲线,并进行了验证（定量特征峰选在３６９５ｃｍ＾－１）,得到了比较满意的结果,在生产具有实用意义。     

水热法合成片状高岭石

用水热法合成了高白度的高岭石,讨论了原料中Ｓｉ／Ａｌ摩尔比、反应温度等条件对合成高岭石产率的影响。实验证明,以硫酸铝和硅酸钠为原料合成高岭石的最佳工艺条件为：硅和铝以等摩尔比混合,在１７５℃左右反应１４４ｈ。Ｘ－射线衍射、差热分析以及透射电镜分析证明所合成的产物为片状高岭石。     

水热法合成高岭石中掺杂铁的影响

以掺杂合成高岭石为研究对象,讨论了铁含量与合成高岭石白度之间的关系,并对目标物进行了X射线衍射和差热分析等表征,探讨了铁在合成高岭石中的存在状态.     

苯甲酰胺对高岭石插层的FTIR和XRD研究

苯甲酰胺在熔融状态下取代前驱体中的DMSO分子插层高岭石,产物经丙酮洗涤,得到纯净的高岭石/苯甲酰胺插层复合物。XRD结果显示高岭石层间距从0.717 nm膨胀到1.437 nm。插层作用使高岭石内表面羟基红外伸缩振动峰由3 696和3 657 cm-1移动至3 701和3 651 cm-1处;苯甲酰胺3 368和3 172 cm-1处NH₂基伸缩振动峰红移至3 474和3 184 cm-1处,1 659 cm-1处羰基峰移至1 640 cm-1处,这些表明原高岭石层间氢键的损失及与苯甲酰胺分子之间氢键的形成。插层反应于30 min迅速达到平衡,插层率随反应温度的增加先增加后减小,180 ℃时有最大插层率;以丙酮作为洗涤剂可以消除表面吸附和残余的苯甲酰胺晶体而不影响复合物的结构。