Zn在水锰矿和δ-MnO2表面吸附结构的EXAFS研究

用延展X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了重金属Zn(Ⅱ)在水锰矿(γ-MnOOH)和δ-MnO₂表面吸附产物的微观结构.结果表明,在0.1M NaNO₃介质中,pH7.5时Zn(Ⅱ)离子主要是通过共用水合Zn离子的氧原子及水锰矿表面上的氧原子结合到水锰矿固体表面上.第一配位层(Zn-O层)的Zn-O原子平均间距为2.00±0.01A,该键长是由于六配位的Zn(H₂O)₆²⁺及其四配位的水解产物Zn(OH)₂或Zn(OH)₄^2－以一定比例混合吸附于水锰矿表面面形成的.第二配位层(Zn-Mn层)存在两个Zn-Mn原子间距,即R₁=3.07±0.02A和R₂=3.54±0.02,分别对应水锰矿结构单元MnO₆八面体与Zn-O多面体两种结合方式:共用两个氧原子的边边结合和共用一个氧原子的角-角结合.pH5.50时,吸附在δ-MnO₂表面上Zn²⁺以六配位的八面体水合离子形式存在.水合锌离子八面体从δ-MnO₂层状结构的空位上下方,与δ-MnO₂的结构单元MnO₆八面体通过共用O原子给合,形成角-角结合的弱吸附.Zn-O原子平均间距为2.07±0.01A,Zn-Mn平均原子间距为3.53±0.01A.EXAFS分析表明,Zn在水锰矿表面吸附不可逆性较强,而在δ-MnO₂表面吸附很可逆,这与Zn和两种锰矿间的结合方式有关.