基于漫反射光谱的红层色素实验研究

大陆红层的红色色素主要来自其内的微粒赤铁矿。地质方面的最新研究成果表明,红层的色素起源于成岩阶段而非沉积阶段,是成岩过程中的高地温导致沉积物中铁的含水化合物脱水所致。本文采用对现代黑色淤泥沉积物进行不同方式的加热实验,并使用Perkin-Elmer Lambda 950紫外-可见-近红外分光光度计,用漫反射光谱法测定实验样品针铁矿和赤铁矿特征峰的变化,同时计算样品的红度值,以定量实验样品的染色程度等方法,模拟沉积物变红、亦即红层色素生成的过程。实验结果表明,现代淤泥沉积物中的铁主要以铁的水化物(针铁矿)形式出现;针铁矿脱水转化为赤铁矿的初始温度约为150 ℃,温度升高或加热时间延长,均可造成针铁矿含量减少和赤铁矿含量增加,样品的红度值与赤铁矿特征峰高度呈正相关关系。实验结果为红层色素热起源的认识提供了重要支持。     

基于钾基修饰的赤铁矿煤化学链燃烧

采用流化床反应器以水蒸气作为气化介质,以K₂CO₃修饰后的铁矿石作载氧体,进行煤化学链燃烧还原试验。结果表明,钾基铁矿石对水煤气反应及CO变换反应有明显的催化效果,大大提高反应速率,缩短反应平衡时间,有利于提高CO₂体积份额。随着载氧体中K₂CO₃负载量由0%增加到20%,碳转化平衡时间逐步缩短,煤在58 min内的碳转化率呈逐渐增加趋势,CO2体积份额呈先增大后减小趋势,在6%K₂CO₃负载量时达到最大值。SEM结果显示钾基铁矿石表面呈一定烧结状态,铁矿石中K₂CO₃负载量不宜过高。     

一步水热法合成三种形貌纳米α-Fe2O3的机理及磁性能研究（摘要）

纳米α-Fe2O3以其优良的生物相容性、环境友好性、稳定性、催化性、以及磁性被广泛的应用于生物医学、颜料、催化、传感以及半导体等领域.为了实现不同形貌纳米α-Fe2O3的工业化可控合成,我们采用一步水热法,通过控制体系的反应时间,依次制备出了纺锤体状、管状和轮胎状的α-Fe2O3纳米结构,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对产物进行了表征.体系中磷酸根离子在α-Fe2O3晶面上的特异性吸附是主导α-Fe2O3形貌演进的关键性因素.其作用主要体现在两个方面：一是使α-Fe2O3颗粒产生各向异性生长,形成纳米纺锤体;二是阻止某些晶面参与质子轰击反应,形成α-Fe2O3纳米管,进而促进体系中Fe4（PO4）3（OH）3相的形成与α-Fe2O3相的再结晶,最终形成轮胎状纳米结构.通过超导量子干涉仪对产物的磁性能表征,发现产物的不同形貌以及形状各项异性会对矫顽力、磁化强度以及低温磁性相变温度等磁学参量产生显著的影响.     

4种红色青田石的矿物成分与谱学特征

浙江省青田县的青田石为我国四大图章石之一。青田石均为原生矿，属于硐采图章石。开采出的青田石具有丰富的颜色，但是其中红色品种的青田石较少，一般为特征的暗红棕色。对产自青田县山口矿区的4种红色青田石：红花冻、红花、石榴红、桔红石进行了谱学研究，主要采用了偏光显微镜、X射线粉末衍射(XRD)、以及拉曼光谱(LRM)对组成它们的主要和次要矿物成分和颜色成因进行了初步探究。在偏光显微镜下, 对四种红色青田石薄片样品中颜色的分布形态进行了详细观察。其中，红花冻和桔红石的红色部分呈颗粒状、团块状浸染分布于基体中，而石榴红和红花的红色部分呈点状、脉状侵染分布于基体中。在XRD测试中，对它们的主要矿物成分和次要矿物成分进行了研究，并对其进行了青田石种类归属。红花冻、红花和石榴红的主要矿物成分为叶腊石，三者属于叶腊石型青田石。叶腊石存在1Tc和2M两种多型。根据XRD衍射谱中19°~22°（2θ）和28~31°（2θ）处衍射峰形态和具体峰位，可知红花冻主要为2M型叶腊石组成，含有1Tc型叶腊石；红花和石榴红主要为2M型叶腊石组成。其中红花冻的次要矿物成分为地开石，红花的次要矿物成分为石英，石榴红的次要矿物成分为云母；桔红石的主要矿物成分为地开石，属于地开石型青田石。地开石存在有序→无序的结构特征，根据地开石XRD的（020），（110）和（112）衍射峰强度特征，可知石榴红中地开石的有序度较高。桔红石中次要矿物成分为石英。拉曼光谱对红色青田石的次要和微量矿物成分进行了研究，并主要对红色部分的矿物成分进行了探测，以确定红色青田石的颜色成因。测试结果显示，四种红色青田石均含有赤铁矿。此外，红花冻中还存在硬水铝石和金红石；红花中还含有大量石英以及少量硬水铝石和金红石；石榴红中还含有硬水铝石和金红石；桔红石中还含有石英。红花冻、红花和桔红石为赤铁矿微晶致色，而石榴红的为金红石微晶致色。因此，所研究的四种红色青田石均属于杂质矿物致色。     

四川省丹巴县某Ni-PGE矿床赤铁矿中PGE矿物的能谱分析

应用扫描电镜及能谱分析技术对丹巴县某Ni-PGE矿床赤铁矿中PGE矿物种类及其赋存状态进行了深入研究.该研究结果为PGE的综合利用提供了可靠的信息.     

不同气候带风成沉积中赤铁矿和针铁矿含量对比——基于漫反射光谱和色度方法

赤铁矿（α-Fe₂O₃）和针铁矿（α-FeOOH）是风成沉积物和土壤中常见的两种致色矿物,具有重要的环境指示意义。赤铁矿指示干热环境条件,针铁矿指示湿冷环境条件。两者同存于沉积物或土壤中,相互竞争。在实际研究中,通过应用两者的比例来指示环境条件的变化。由于天然样品中赤铁矿和针铁矿含量低、磁性弱,传统的X射线衍射方法、化学分析法以及岩石磁学方法都难以准确、便捷地检测出二者的含量。基于两者光学特征,近年来越来越多的研究者使用漫反射光谱和色度方法尝试进行天然样品中赤铁矿和针铁矿的定量研究。然而,这两种方法也存在着一些问题。漫反射光谱中赤铁矿和针铁矿特征峰强度受基底效应、晶格离子替代等因素影响;色度参数的红度同样受晶格离子替代影响,黄度影响因素更为复杂。因此,两种方法的相关参数不能简单地等同于赤铁矿或针铁矿含量。两种方法的对比研究显得尤为重要。采用漫反射光谱和色度两种方法分别对干旱区的新疆博乐、半湿润区的四川金川和湿润区的广东徐闻三个风成沉积剖面进行实验,分析不同参数对于赤铁矿和针铁矿的指示意义及其适用范围。在此基础上,探讨针铁矿与赤铁矿比值的环境指示意义。研究结果表明：（1）漫反射方法与色度方法是识别风成沉积物中针铁矿和赤铁矿信号的有效方法,但由于影响因素复杂,在大范围空间内仅能作为半定量指标;（2）a*能够较好地指示赤铁矿含量,Gt/Hm与b*/a*能够较好地反映针铁矿与赤铁矿之间的比值,但Gt与b*不能很好地指示针铁矿的含量;（3）大气水热条件不能完全等同于土体水热条件。大气降水并非完全进入土体,温度通过蒸发作用影响土壤中水分含量,土体水热状况受多因素影响。大范围地理空间尺度上,温度决定化学反应速率,对于赤铁矿和针铁矿的生成与保存作用大于降水量。     

内蒙白云鄂博Fe-Nb-REE矿床铁氧化物对矿床成因的指示意义

对白云鄂博铁矿石进行了分析,并将其划分为白云岩型、钠长岩型、钾长石型和混合型4种类型,不同类型的矿石其岩石化学组成明显不同,白云岩型镁钙含量高,钾钠铝含量低,其中P2O5明显较高;钠长岩型钠铝硅含量高,其中TiO2含量明显高于其他岩石;钾长石型特征是钾铝硅含量高;而混合型矿石,主要化学组成在上述岩石之间,大部分为角砾状矿石。各种矿石的微量及稀土元素地球化学特征与矿区内碳酸岩脉型矿石一致,显示为同一来源。矿石氧化系数与鞍山式铁矿类似,不同于岩浆热液交代型铁矿。元素氧化物R型聚类分析显示,REE与F,Ba,Fe2O3,TiO2组成一群,明显正相关,表明稀土矿化与萤石化白云岩有关,是表生氧化环境成矿。结合矿石矿物学研究,铁氧化物表现为高价赤铁矿与磁铁矿同时存在,两者在矿物结构上呈现出共结关系,研究认为,白云鄂博矿床属于典型岩浆来源特征,表生高氧环境富集矿床。     

基于水泥修饰的赤铁矿载氧体污泥化学链燃烧特性研究

采用水泥修饰赤铁矿来提高载氧体的反应活性。实验在1kW_th串行流化床上进行,研究了添加水泥对污泥化学链燃烧特性的影响,考察其长期运行的物化性能。结果表明,在实验工况下,赤铁矿添加水泥后,出口的未燃气体浓度明显下降。燃料反应器温度低于870℃时,水泥的添加使污泥的碳转化率和燃烧效率显著升高。在10h长期运行后,一部分污泥灰沉积在载氧体表面。虽然在反应过程中部分的Fe₂O₃被深度还原,但在长期运行中未出现流化问题和烧结现象。     

FT-IR、XPS和DFT研究水杨酸钠在针铁矿或赤铁矿上的吸附机理

采用傅里叶变换红外(FT-IR)光谱、X射线光电子能谱(XPS)以及基于周期平面波的密度泛函理论(DFT)分别研究了水杨酸钠在针铁矿或赤铁矿表面上的吸附结构,并将计算得到的光电子能谱移动(CLS)和电荷转移与实验得到的XPS结果进行对比。FT-IR结果表明,水杨酸钠可能以双齿双核(V)和双齿单核(IV)的形式分别吸附于针铁矿或赤铁矿表面。由DFT计算结果可知,水杨酸钠在针铁矿(101)晶面上形成双齿双核化合物(V)的吸附能为-5.46 eV。而水杨酸钠在针铁矿(101)晶面上形成双齿单核化合物(IV)的吸附能为3.80 eV,因此水杨酸钠在针铁矿上基本不以双齿单核化合物(IV)构型存在。水杨酸钠在赤铁矿(001)晶面上形成双齿单核化合物(IV)时吸附能为-4.07 eV,说明水杨酸钠在赤铁矿(001)晶面上形成了双齿单核化合物(IV)。另外,理论计算的针铁矿(101)晶面上吸附位点铁原子的Fe 2p的CLS值(-0.68 eV)与实验观察到的Fe 2p的CLS值(-0.5 eV)吻合。理论计算的赤铁矿(001)晶面上吸附位点铁原子的Fe 2p的CLS值(-0.80 eV)与实验观察到的Fe 2p的CLS值(-0.8 eV)吻合。因此,水杨酸钠吸附在针铁矿表面时能够通过羧酸基团上一个氧原子和酚羟基上的氧原子与针铁矿(101)表面上的两个铁原子形成双齿双核(V)结构,而在赤铁矿(001)表面上,水杨酸钠中羧酸基团上一个氧原子和酚羟基上的氧原子与赤铁矿(001)表面上的一个铁原子形成了双齿单核(IV)结构。     

五氯苯酚在赤铁矿表面吸附的红外光谱研究

由静态实验得到了五氯苯酚在赤铁矿表面吸附的pH等温线,最大吸附量发生在pH值6.0处,赤铁矿等电点pH值8.5处的吸附量为最大吸附量的31%。通过FTIR分析了赤铁矿吸附前后的变化,研究了吸附时五氯苯酚、 赤铁矿存在形态和比例,结果表明: (1)α-Fe₂O₃ 565 cm-1处特征峰吸附前后未发生改变,吸附发生在赤铁矿表面。(2)pH 6.0时,α-Fe₂O₃表面OH与水形成的氢键产生的伸缩振动峰3 438 cm-1位移到了3 417 cm-1,1 643 cm-1表面的H—O—H+的弯曲振动峰由于络合反应发生明显的减弱,1 050～1 100 cm-1处的Fe—OH键峰位移到了950 cm-1且强度增加。五氯苯酚中的1 215 cm-1的C—O键伸缩振动峰位移到1 122 cm-1,两者之间作用以静电吸附为主。(3)pH 8.5时,α-Fe₂O₃表面OH与水形成的氢键产生的伸缩振动峰3 438 cm-1位移到了3 428 cm-1,1 643 cm-1处弯曲振动峰由于氢键反应发生明显的减弱,1 050～1 100 cm-1处的H—O—H+的弯曲振动峰位移到了947 cm-1且强度明显增加,两者之间主要是氢键作用。