Al/Fe掺杂酸性水钠锰矿的表征及表面化学性质
发布时间：2024-03-31 14:47
氧化锰矿物是土壤中普遍存在、活性最强的矿物。天然氧化锰矿物中常常富含多种金属离子。土壤中,Mn、Al、Fe元素形成的氧化物常常小尺度交生在一起,它们通过吸附、同晶替代等方式影响彼此的地球化学特性。自然状态下,Al对铁氧化物和Fe对铝氧化物之间的同晶替代研究较为多,而关于Al, Fe对锰氧化物结构和性质的影响则较少报道。酸性水钠锰矿是一种结晶弱、颗粒细小、活性强的层状氧化锰矿物。金属离子进入到水钠锰矿结构中会引起水钠锰矿结构和性质的的变化,显著改变矿物的吸附与氧化的性能。Al和Fe掺杂对酸性水钠锰矿的结构和物理化学性质又会产生什么样的影响,目前尚不清楚。 为此,本文在盐酸还原高锰酸钾制备酸性水钠锰矿过程中添加氯化铝/氯化铁,常压条件下一步合成掺杂酸性水钠锰矿。应用粉末X射线衍射(XRD)、化学分析、场发射扫描电镜(FESEM)、透射电镜(TEM)、傅里叶转换红外吸收光谱(FTIR)、 zeta电位仪、X射线光电子能谱(XPS)和X射线吸收精细结构光谱(XANES、 EXAFS)等手段表征产物晶体结构、微观形貌和化学组成。并通过Pb2、Zn2+、PO43-、AsO43-吸附与As(Ⅲ)、C...
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
1.1 氧化锰的类型
1.2 层状结构矿物
1.3 水钠锰矿的形成环境、结构和基本理化特性
1.4 氧化锰矿物与金属离子的相互作用
1.5 土壤中MnOx、AlOx、FeOx之间的关系
1.6 水钠锰矿对重金属的吸附
1.7 水钠锰矿对As(Ⅲ)的氧化
1.8 水钠锰矿对Cr(Ⅲ)的氧化
1.9 研究目的与意义
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验所用试剂
2.1.2 酸性水钠锰矿的合成
2.1.2.1 掺铝酸性水钠锰矿的合成
2.1.2.2 掺铁酸性水钠锰矿的合成
2.2 实验研究方法
2.2.1 粉晶X射线衍射(XRD)
2.2.2 元素组成与锰平均氧化度(Mn AOS)
2.2.3 电荷零点(PZC)
2.2.3.1 改进盐滴定法(延时ST法)
2.2.3.2 Zeta电位法
2.2.4 透射电镜(TEM)
2.2.5 场发射扫描电镜(FESEM)
2.2.6 比表面(SSA)
2.2.7 傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)
2.2.8 光电子能谱(XPS)
2.2.9 X射线吸收光谱(XAS)
2.2.10 对Pb2+和Zn2+的吸附
2.2.11 对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的氧化
2.2.11.1 对As(Ⅲ)的氧化
2.2.11.2 对Cr(Ⅲ)的氧化
2.2.12 对PO4
3-和AsO4
3-的吸附
3 结果与分析
3.1 粉晶X射线衍射分析
3.2 元素组成及锰平均氧化度分析
3.3 傅里叶变换红外吸收光谱分析
3.4 微观形貌
3.4.1 透射电镜分析
3.4.2 场发射扫描电镜分析
3.5 酸性水钠锰矿的电荷零点
3.6 比表面分析
3.7 光电子能谱分析
3.7.1 全谱
3.7.2 Mn 2p窄区谱
3.7.3 Al 2p和Fe 2p窄区谱
3.7.4 O 1s窄区谱
3.8 Mn K边X射线吸收光谱
3.8.1 X射线吸收近边结构光谱分析
3.8.2 扩展X射线吸收精细结构光谱分析
3.9 对Pb2+和Zn2+的吸附
3.9.1 对Pb2+的吸附
3.9.2 对Zn2+的吸附
3.10 对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的氧化
3.10.1 对As(Ⅲ)的氧化
3.10.2 对Cr(Ⅲ)的氧化
3.11 对PO4
3-和AsO4
3-的吸附
3.11.1 对PO4
3-的吸附
3.11.2 对AsO4
3-的吸附
4 小结与讨论
4.1 元素组成
4.2 Mn AOS和结构特征
4.3 晶胞参数a、b
4.4 沿c轴方向堆叠尺寸和比表面积
4.5 PZC和对PO4
3-、AsO4
3-的吸附
4.6 对重金属的吸附
4.7 对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的的氧化
4.8 环境意义
5 总结
参考文献
致谢
本文编号：3944088
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 前言
1.1 氧化锰的类型
1.2 层状结构矿物
1.3 水钠锰矿的形成环境、结构和基本理化特性
1.4 氧化锰矿物与金属离子的相互作用
1.5 土壤中MnOx、AlOx、FeOx之间的关系
1.6 水钠锰矿对重金属的吸附
1.7 水钠锰矿对As(Ⅲ)的氧化
1.8 水钠锰矿对Cr(Ⅲ)的氧化
1.9 研究目的与意义
2 材料与方法
2.1 实验材料
2.1.1 实验所用试剂
2.1.2 酸性水钠锰矿的合成
2.1.2.1 掺铝酸性水钠锰矿的合成
2.1.2.2 掺铁酸性水钠锰矿的合成
2.2 实验研究方法
2.2.1 粉晶X射线衍射(XRD)
2.2.2 元素组成与锰平均氧化度(Mn AOS)
2.2.3 电荷零点(PZC)
2.2.3.1 改进盐滴定法(延时ST法)
2.2.3.2 Zeta电位法
2.2.4 透射电镜(TEM)
2.2.5 场发射扫描电镜(FESEM)
2.2.6 比表面(SSA)
2.2.7 傅里叶变换红外吸收光谱(FTIR)
2.2.8 光电子能谱(XPS)
2.2.9 X射线吸收光谱(XAS)
2.2.10 对Pb2+和Zn2+的吸附
2.2.11 对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的氧化
2.2.11.1 对As(Ⅲ)的氧化
2.2.11.2 对Cr(Ⅲ)的氧化
2.2.12 对PO4
3-和AsO4
3-的吸附
3 结果与分析
3.1 粉晶X射线衍射分析
3.2 元素组成及锰平均氧化度分析
3.3 傅里叶变换红外吸收光谱分析
3.4 微观形貌
3.4.1 透射电镜分析
3.4.2 场发射扫描电镜分析
3.5 酸性水钠锰矿的电荷零点
3.6 比表面分析
3.7 光电子能谱分析
3.7.1 全谱
3.7.2 Mn 2p窄区谱
3.7.3 Al 2p和Fe 2p窄区谱
3.7.4 O 1s窄区谱
3.8 Mn K边X射线吸收光谱
3.8.1 X射线吸收近边结构光谱分析
3.8.2 扩展X射线吸收精细结构光谱分析
3.9 对Pb2+和Zn2+的吸附
3.9.1 对Pb2+的吸附
3.9.2 对Zn2+的吸附
3.10 对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的氧化
3.10.1 对As(Ⅲ)的氧化
3.10.2 对Cr(Ⅲ)的氧化
3.11 对PO4
3-和AsO4
3-的吸附
3.11.1 对PO4
3-的吸附
3.11.2 对AsO4
3-的吸附
4 小结与讨论
4.1 元素组成
4.2 Mn AOS和结构特征
4.3 晶胞参数a、b
4.4 沿c轴方向堆叠尺寸和比表面积
4.5 PZC和对PO4
3-、AsO4
3-的吸附
4.6 对重金属的吸附
4.7 对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的的氧化
4.8 环境意义
5 总结
参考文献
致谢
本文编号：3944088
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