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Ni(Ⅱ) 、Al(Ⅲ)同晶替代针铁矿、赤铁矿特性的研究

发布时间:2021-12-30 19:57
  针铁矿和赤铁矿是土壤中常见的铁(氢)氧化物,其比表面积大,吸附能力强,对自然环境中痕量物质(各种无机有机污染物)的形态和迁移起着非常重要的控制作用。在我国南方受污染严重的矿区红壤以及所发育的水稻土和水旱轮作土壤中,针铁矿和赤铁矿会与多种金属离子以吸附和同晶替代等方式结合,这些金属离子之间存在相互作用,并对矿物的理化性质造成不同程度的影响。其中Al同晶替代针铁矿和赤铁矿的现象最为普遍也广受研究,除Al之外,其它重金属元素如Ni的研究也受到关注。实验室条件下关于Ni、Al同晶替代针铁矿和赤铁矿均有较为详细的报道,但是这些研究仅限于Ni、Al对针铁矿和赤铁矿的单一替代,并没有对其共替代进行相关研究。本文合成Ni、Al单替代和共替代的针铁矿和赤铁矿,并通过EXAFS、XRD结构精修、TEM和SEM等技术手段,研究Ni、Al金属离子单替代与共替代时的相互作用及其对针铁矿、赤铁矿理化性质的影响。得到的主要结论如下:1.Ni2+、Al3+均可以通过同晶替代的方式进入到针铁矿和赤铁矿结构中。Ni在针铁矿中的最大单替代量(3.0 mol%)远低于赤铁矿中的最大... 

【文章来源】:华中农业大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:87 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

Ni(Ⅱ) 、Al(Ⅲ)同晶替代针铁矿、赤铁矿特性的研究


针铁矿结构示意图(Kauretal2009a)

均匀分布,赤铁矿,结构示意图,针铁矿


图 1.2 赤铁矿结构示意图Fig 1.2 The structure of hematite离子同晶替代针铁矿、赤铁矿金属离子替代中针铁矿的Al含量在0-33mol%之间(Ruan 1995, Norrish and12),研究表明,在实验室条件下,Al 的最大替代量也可达到可以均匀分布在针铁矿结构当中,使针铁矿的理化性质产84, Cornell 1987b, Bazilevskaya et al 2011)。Al 替代使针铁矿从而降低了其在强酸或强还原剂里的溶解速率,由于 Al3+(径(0.645 )(Shannon 1976),当 Al3+替代针铁矿中的 Fe3+时会结构收缩,晶胞尺寸减小,同时 XRD 衍射峰向高角度偏移

衍射图,针铁矿,粉晶X射线衍射,全谱


图 2.1 Ni、Al 单替代针铁矿粉晶 X 射线衍射全谱(左)和局部衍射图(右)a):GNiX 系列; b):GAlX 系列Fig 2.1 Whole(left) and partial(right) powder XRD patterns of (Ni, Al)-single substitutedgoethite a):GNiX series; b):GAlX series由图 2.1a 图可知,Ni 替代使针铁矿主要衍射峰的半峰宽略微增加,随着 Ni 初始加入量增加,主要衍射峰没有发生明显偏移(GNi1-GNi4),GNi5、GNi6 样品的(110)、(111)特征峰向低角度偏移更为显著,说明 Ni2+进入到了针铁矿结构中,当Ni 含量较低时对针铁矿各面网间距的影响较小。由图 2.1b 可知,随着 Al 的初始加入量增加,特征峰偏移量逐渐增大,其中(130)、(021)、(111)三个特征峰位移最为明显,这意味着 Al3+进入到了针铁矿结构中,且对部分特征峰的面网间距影响明显。对比 GNi5 样品和 GAl5 样品,在 Ni、Al 初始加入量相同的情况下,GAl5 样品特征峰偏移比 GNi5 样品更为明显,说明单替代时,Al 替代对其面网间距的影响更大。

【参考文献】:
期刊论文
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博士论文
[1]德兴铜矿污染土壤重金属形态分布特征及微生物分子生态多样性研究[D]. 谢学辉.东华大学 2010

硕士论文
[1]针铁矿中Al、Cd同晶共替代的竞争关系及其Cd的配位[D]. 王倩.华中农业大学 2017



本文编号:3558872

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