京西煤系高岭石的铁占位

利用Mossbauer谱技术,采用循序渐进的拟合方法,对京西煤系高岭石的铁占位进行了深入研究。研究表明,京西煤系高岭土精矿中不存在任何呈磁有序状态的铁矿物杂质,不存在呈超顺磁性的微粒针铁矿;高岭石结构铁的占位有三种类型:①以四次配位存在于Si-O四面体中的Fe3+;②六配位于A1-O八面体中的Fe2+;③六配位于Al-O八面体中的Fe3+。它们的相对含量分别是45.186%、43.372%和11.442%。其中,四次配位存在于Si-O四面体中的Fe3+的Moss-bauer谱参数在以往的研究尚未明确提出,本文的研究证实了这种铁的存在形式。研究结果对于研究铁的存在形式对高岭石晶格缺陷及其物化性能的影响具有重要理论意义,为京西煤系高岭土的开发利用提供了科学依据。     

不同价态Fe在煤系高岭石中晶格取代的DFT研究

为探索不同价态Fe在高岭石中晶格取代的形式及其对高岭石界面结构性质的影响,采用密度泛函理论(DFT)方法对不同价态Fe在高岭石晶体中的晶格取代进行了模拟计算,通过晶格取代能计算分析Fe元素的3种晶格取代的难易程度,并通过计算能带结构和前线轨道,分析了Fe元素的3种晶格取代对高岭石界面结构性质的影响.结果表明:不同价态Fe在高岭石晶体中的晶格取代形式主要有Fe~(2+)取代铝氧八面体中的Al~(3+)(Fe~(2+)→Al~(3+))、Fe~(3+)取代铝氧八面体中的Al~(3+)(Fe~(3+)→Al~(3+))及Fe~(3+)取代硅氧四面体中的Si~(4+)(Fe~(3+)→Si~(4+))3种,其取代程度由易到难为:Fe~(2+)→Al~(3+) Fe~(3+)→Si~(4+) Fe~(3+)→Al~(3+);高岭石经过不同价态Fe元素取代后,将导致高岭石晶格的能带带隙减小,最高占有分子轨道(HOMO)和最低占有分子轨道(LUMO)的反应活性发生改变.通过穆斯堡尔(M?ssbauer)谱仪对淮北矿区煤系高岭石中的铁占位进行了分析,淮北矿区煤系高岭石中的Fe占位主要为六配位Fe~(2+)和四配位Fe~(3+),及极少量的六配位Fe~(3+),3种Fe的含量从大到小为:六配位Fe~(2+)四配位Fe~(3+)六配位Fe~(3+);同时,M?ssbauer谱测试结果进一步验证了DFT计算的正确性.     

机械力化学效应对高岭石铝氧多面体的影响

用X射线衍射、红外光谱、魔角旋转-核磁共振、扫描电镜以及盐酸浸取等手段研究了机械力化学效应对高岭石铝氧多面体的影响,并与高岭石的热活化进行了对比。结果表明,机械力化学效应使高岭石的铝氧八面体不断畸变,高岭石最终转变为长程无序的活性物质,这种物质同时存在AlIV、AlV和AlVI三种配位形式,AlVI的含量高于热转变产物偏高岭石。高岭石铝氧八面体中的羟基由于机械力化学效应逐渐脱除,产生的水分子部分以配位和氢键的连接方式存在于活性产物的结构中,其中配位水参与了Al的配位,产生了新的AlVI配位形式[AlO5(H2O)]。[AlO5(H2O)]中的AlVI和[AlO5]中的AlV具有相同的反应活性,高于偏高岭石中以[AlO6]形式存在的AlVI。     

纤蛇纹石在盐酸浸出过程中结构变化的研究

研究了纤蛇纹石在盐酸浸出过程中，不同浸出程度下的结构变化．用X射线荧光光谱（XRF）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对纤蛇纹石原样及其5个代表性阶段的酸浸试样进行了分析．研究结果表明，纤蛇纹石中的Fe主要是以Fe^2＋部分取代八面体中的Mg^2＋，而Al则主要以Al^3＋部分取代四面体中的Si^2＋，纤蛇纹石中Mg，Fe，Al这3种金属元素的浸出难度依次为Mg〈Fe〈Al；随着酸浸的进行，纤蛇纹石中Mg-OH八面体结构逐渐消失，Si-O四面体结构层发生扭曲变形，形成了最终的无定形氧化硅，且该氧化硅仍由硅氧四面体结构单元构成，与普通无定形氧化硅相比，具有更高的有序度。     

利用Alk_α谱线分析Al的配位状态

用双晶高分辨力荧光X射线谱仪测定了若干种化合物的Al K_α谱线,在分析这些化合物中Al的配位状态的同时,对分析方法作了较系统的研究,研究结果表明:(1)利用Al K_α分析Al的配位状态是一种简单而有效的方法,但仅根据位移往往不能得到正确的结果,必须同时注意谱形的变化。(2)在涉及混合配位的定量分析时,谱线分离法是很有效的方法,但对谱形变化所造成的误差必须进行修正。(3)与历来的说法不同,CA_6中的Al不是四、六混合配位,而是以五配位为主的五、六混合配位。(4)Al K_α谱线移主要取决于Al离子的有效电荷;配位数相同的情况下,第二邻接离子对位移的影响远的位大于Al-O键长的影响。     

Fe3+离子在LiNbO3:Fe3+体系中的占位研究

本文作者采用对角化三角场中d^5组态离子的完全能量矩阵的方法,研究了fE^3＋离子在LiNbO3：Fe^3＋体系中不同占位时的局域结构与EPR参量的关系。结果表明：在LiNbO3：Fe^3＋体系中,Fe^3＋取代了Nb^5＋,而不是Li^＋,并与发射谱研究结果相一致。     

煤泥水中高岭土颗粒表面荷电特性研究

煤泥水中高岭土颗粒表面电负性是其难以沉降的主要原因.采用电泳法研究了pH值、搅拌强度、浸泡时间、阳离子浓度与种类对高岭土颗粒表面Zeta电位的影响规律及不同矿物之间的相互作用.结果表明,搅拌使高岭土颗粒表面Zeta电位增大;Zeta电位随pH值增大和浸泡时间的延长先减小后增大,在pH值约为8及浸泡2d时均达到最小值;不同阳离子改变高岭土颗粒表面Zeta电位能力顺序为Al 3+>Ca2+>Mg2+>Na+;不同矿物颗粒间因互凝作用会增大颗粒表面的Zeta电位;FTIR分析表明,悬浮液中离子在高岭土颗粒表面的吸附及表面Si-O,Al-O及Al-OH基团的变化是其颗粒表面Zeta电位变化的内在原因.     

混合配体配合物[Ni（ptc）（bipy）·4.5H2O]的合成及结构研究

在水热条件下,合成配合物[Ni（ptc）（bipy）.4.5H2O]单晶,（H3ptc为2,4,6-吡啶三羧酸,bipy为4,4’-联吡啶）.配合物晶体属于三斜晶系,P-1空间群.配体H3ptc上的一个氮原子和两个羧基氧原子与Ni^2＋螯合配位,而另一个配体bipy的一个氮原子为端基配位,金属Ni^2＋离子的轴向位置被两个水分子占据,形成一个六配位扭曲八面体构型.配合物分子之间通过分子内和分子间的氢键作用进一步形成三维空间网状结构.     

高岭土在Cd^2＋^/对硝基苯酚复合污染体系中的吸附行为

在研究高岭土吸附单体污染物Cd2＋和对硝基苯酚的基础上,研究了高岭土在Cd2＋/对硝基苯酚复合污染体系中的吸附行为.实验结果表明,单一的对硝基苯酚和Cd2＋在高岭土上的吸附与溶液pH值和初始浓度密切相关,对硝基苯酚的吸附以分配作用为主,而Cd2＋则以表面吸附作用为主;在复合体系中,低浓度时的对硝基苯酚在高岭土上的吸附以表面吸附为主,从而与Cd2＋产生激烈的竞争吸附,使对硝基苯酚的去除率从56.34%上升到71.23%,而Cd2＋受对硝基苯酚竞争吸附的影响,在高岭土上的吸附被抑制,去除率从82.29%降到60.19%;高浓度时对硝基苯酚在高岭土上的吸附以分配作用为主,因此Cd2＋的存在对对硝基苯酚影响不大.     

含铁磷酸盐玻璃的制备及其结构研究

本工作用分析纯ＬｉＣＯ３，Ｆｅ２Ｏ３和ＮＨ４Ｈ２ＰＯ４制得了２０Ｌｉ２Ｏ－ｘＦｅ２Ｏ３－（８０－ｘ）Ｐ２Ｏ５系统玻璃，并应用红外和穆斯堡尔谱对其结构和铁的化学结合状态进行了研究。结果表明，玻璃中存在Ｆｅ（２＋）和Ｆｅ（３＋）离子，Ｆｅ（２＋）的配位数为６，而Ｆｅ（３＋）有４和６两种配位数。随Ｆｅ２Ｏ３含量的增加，Ｆｅ（２＋）／Ｆｅ比值减少，而Ｆｅ（３＋）（４配位）／Ｆｅ增加，发生［ＦｅＯ６］到［ＦｅＯ４］的配位变化，并且出现了焦磷酸盐基团的振动光谱．显然，玻璃的性质与Ｆｅ（２＋）／Ｆｅ和Ｆｅ（３＋）／Ｆｅ比值有关。     

聚三水合乙二胺四乙酸合钒酸钾的合成及结构表征

基于钒配合物对糖尿病有降血糖作用,合成一种新型聚三水合乙二胺四乙酸合钒酸钾的钒配合物.采用常温溶液挥发法培养出蓝色晶体聚三水合乙二胺四乙酸合钒酸钾,该晶体属单斜晶系,空间群为P21/c,所测晶体的每个配合物中包含有六配位的钒(IV)离子和七配位的钾离子.钒(IV)离子与硫酸氧钒中的一个氧原子,与来自HEDTA中的三个羧基氧原子和两个氮原子配位,形成扭曲的八面体结构;钾离子与两个水分子、两个桥键水分子和来自HEDTA中的三个羰基氧原子配位.配合物分子之间就是通过氢键连结成稳定三维网状结构.采用晶体衍射仪、红外光谱和元素分析仪对配合物的结构进行表征.     

无碱玻璃中微量铁的化学状态分析

通过化学分析和先谱分析发现在无碱玻璃中有部分铁为网络形成体，其余的则为网络修饰体。所有的Ｆｅ３＋都以四配位形式存在；而Ｆｅ２＋只有少部分以四配位体存在，大部分的Ｆｅ２＋则呈六配位状态。     

京西安家滩古生代煤系煤层与煤岩研究

前言京西矿区是首都燃料的主要供应基地,石炭二叠纪煤系岩相变化很大,煤层很不稳定,无论是在勘探或是在矿山生产中长久以来存在着煤层对比的问题,严重地影响生产,因而矿务局和我院商洽,确定为技术协作项目。在党提出三勤四结合的方针后,参加工作的同志,批判了过去科研中的教条主义,解放了思想,发挥了工作积极性,在党的领导和关心下,由八月十九至九月十五日苦战一月完成过去需要为时一年的工作量,提出了“京西安家滩古生代煤系煤层研究”的科研报告。     

LaAlO3电子结构及顺电特性的第一原理计算

采用基于密度泛函理论的第一原理计算方法,研究了立方相的LaAlO3(LAO)晶体的电子结构及其在外延应力作用下的相变势能面特征和波恩有效电荷值.计算结果表明,在LAO中La-d、Al-s、p及O-p轨道电子占主要作用,Al-O的轨道杂化作用相对比较大.在平面晶格应力的作用下,考量Al-O八面体畸变对相变势能面的贡献,发现其势阱曲线表现出与传统铁电材料经典的双阱曲线不同的单阱曲线,进一步的波恩有效电荷的计算表明,其原因可能是Al-O的轨道杂化作用(电荷转移)没有达到铁电畸变所需的能量,而使LAO成为顺电体.     

配合物[Co（C6H5N2O2）2（H2O）2]的合成及晶体结构研究

以6-甲基-吡嗪-2-羧酸为配体,在水热条件下,设计合成具有二维超分子结构的配合物[Co（C6H5N2O2）2（H2O）2].通过X射线单晶衍射仪对配合物的晶体结构进行测定.配合物属于单斜晶系,P21/c空间群.Co（Ⅱ）与2个N原子和4个O原子形成一个六配位的轻微扭曲的八面体构型.Co2＋与来自两个配体上的2个N原子和2个O原子螯合配位,形成赤道平面,Co2＋的轴向位置被2个水分子占据.配合物分子之间通过分子间氢键作用形成二维超分子网状结构.     

煤炭生物脱硫的电化学作用机理

讨论了微生物生长的电化行为和特性，描述了生物电化学作用机理及反应模型，对煤炭生物脱硫过程的细菌Zeta电位、铁离子的变化及外控电位下的细菌生长规律进行了实验研究，结果表明：氧化亚铁硫杆菌（T．f．）的Zeta电位在pH=2．0左右时，达到峰值5mV，在此条件下有比较大的活性；细菌生长是通过将Fe^3＋氧化为Fe^3＋过程中获取能量，随着Fe^3＋逐渐被氧化，其浓度相应下降，Fe^3＋浓度缓慢地上升，而溶液中的总铁浓度先下降而后又平缓上升；在-500mV电位下，T．f．菌的生长期缩短，浓度增加5～10倍．     

营养条件对氧化亚铁硫杆菌生长和脱硫的影响

考察了氧化亚铁硫杆菌（T.f.）对不同氮源、能源的利用,研究了空气中氧化不同时间的煤系黄铁矿的脱硫情况.结果表明：在选择的3种氮源中,尿素经过诱导可被T.f.菌较好地利用,提示该菌可产生诱导性脲酶.在利用尿素初期由于尿素的水解,提高了溶液中的pH值.在选择的能源中,Fe^2＋是T.f.菌容易利用的能源基质.添加培养过的回收单质硫粉可提高菌体生物氧化速率.空气中氧化20 d的煤系黄铁矿有助于菌体的吸附,但吸附菌体的生物氧化速率较低.脱硫过程中30 d后对于空气中氧化4 d的煤系黄铁矿,同时接种亚铁与单质硫培养的菌种其黄铁矿硫脱除率达52.2%,接种亚铁培养的菌种其黄铁矿硫脱除率为43.2%,接种单质硫培养的菌种其黄铁矿硫脱除率为33.9%.     

硅烷对高岭石表面选择性修饰制备乳液稳定剂的研究

基于高岭石硅氧四面体和铝氧八面体表面性质的差异,采用乙烯基三甲氧基硅烷( vtms) 对高岭石表面进行选择性修饰,制备高岭石乳液稳定剂,研究其对水/石蜡乳液体系稳定性的影响。结果表明,温度是影响修饰作用的主要因素,在40 ～ 80 ℃,vtms 修饰高岭石的接触角为93° ～ 161°,通过控制修饰温度可以调节高岭石的润湿性。高岭石八面体表面Al-OH 基团与vtms 水解后的Si-OH 基团形成化学接枝。选择性修饰作用提高了高岭石颗粒的极性特征( Janus 效应) ,具有Janus 特征的高岭石具有良好的乳液稳定作用,乳液中乳状液含量达80%,分散相液滴平均粒径为20 μm,且分布均匀,乳液存放90 天后稳定性好。选择性修饰高岭石对乳液类型( 水包油( O/W) 型乳液或油包水( W/O) ) 具有调控作用。     

煤层夹矸中高岭石的x光衍射特征及其成因

二叠纪山西组二:煤层在焦作煤田为主要可采煤层,煤层夹矸的斌存与煤层结构有关,焦作煤田东部二:煤层结构较西部复杂,至使煤层夹矸增多。夹矸的矿物成份经 x 射线衍射半定量分析。主要为高岭石;地开石;伊利石;伊蒙混层矿物:碎屑石英等。上部夹矸中的高屿石含量在90%以上,镜下观察有的高岭石和伊利石保留着长石晶体假象,同时可见伊利石转化为高岭石。以上矿物经 x 射线衍射分析高岭石的(001)面和(002)面上的峰值强,但它们之间的六个峰值不明显,表明高岭石的结晶有序度不高。下部夹矸高岭石(001)面和(002)面之间,无六个峰值,结晶更差,夹矸中次生高岭石的(001)面和(002)面上峰值强。它们之间六个峰值强明显, 值在35～40之间的峰值也清晰,结晶有序度高,有的高岭石已转化为地开石。     

1，2，4，5-均苯四甲酸铜配位化合物的合成及晶体结构

采用水热合成法,利用均苯四甲酸为桥联配体得到两种新型配位化合物[Cu2（BTEC）·（H2O）6]·2H2O（1）和[cu（BTEC）1/2：·（H2O）5]（2）[H4BTEC=1,2,4,5-均苯四甲酸],并通过x-射线单晶衍射分析对产物进行了表征。研究表明,配合物1中心铜离子为六配位的八面体结构,并通过羧酸和铜的连接构成1D的链状结构,再通过氢键O—H…O构筑成2D网络结构。配合物2中心铜离子也为六配位的八面体结构,在配合物2中包含一个10．918×10．918A2的2D菱形拓扑网络结构。