針鐵礦和赤鐵礦是土壤中常見的鐵（氫）氧化物,其比表面積大,吸附能力強(qiáng),對(duì)自然環(huán)境中痕量物質(zhì)（各種無機(jī)有機(jī)污染物）的形態(tài)和遷移起著非常重要的控制作用。在我國南方受污染嚴(yán)重的礦區(qū)紅壤以及所發(fā)育的水稻土和水旱輪作土壤中,針鐵礦和赤鐵礦會(huì)與多種金屬離子以吸附和同晶替代等方式結(jié)合,這些金屬離子之間存在相互作用,并對(duì)礦物的理化性質(zhì)造成不同程度的影響。其中Al同晶替代針鐵礦和赤鐵礦的現(xiàn)象最為普遍也廣受研究,除Al之外,其它重金屬元素如Ni的研究也受到關(guān)注。實(shí)驗(yàn)室條件下關(guān)于Ni、Al同晶替代針鐵礦和赤鐵礦均有較為詳細(xì)的報(bào)道,但是這些研究?jī)H限于Ni、Al對(duì)針鐵礦和赤鐵礦的單一替代,并沒有對(duì)其共替代進(jìn)行相關(guān)研究。本文合成Ni、Al單替代和共替代的針鐵礦和赤鐵礦,并通過EXAFS、XRD結(jié)構(gòu)精修、TEM和SEM等技術(shù)手段,研究Ni、Al金屬離子單替代與共替代時(shí)的相互作用及其對(duì)針鐵礦、赤鐵礦理化性質(zhì)的影響。得到的主要結(jié)論如下:1.Ni²⁺、Al³⁺均可以通過同晶替代的方式進(jìn)入到針鐵礦和赤鐵礦結(jié)構(gòu)中。Ni在針鐵礦中的最大單替代量（3.0 mol%）遠(yuǎn)低于赤鐵礦中的最大... 

【文章來源】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

針鐵礦結(jié)構(gòu)示意圖(Kauretal2009a)

圖 1.2 赤鐵礦結(jié)構(gòu)示意圖Fig 1.2 The structure of hematite離子同晶替代針鐵礦、赤鐵礦金屬離子替代中針鐵礦的Al含量在0-33mol%之間(Ruan 1995, Norrish and12)，研究表明，在實(shí)驗(yàn)室條件下，Al 的最大替代量也可達(dá)到可以均勻分布在針鐵礦結(jié)構(gòu)當(dāng)中，使針鐵礦的理化性質(zhì)產(chǎn)84, Cornell 1987b, Bazilevskaya et al 2011)。Al 替代使針鐵礦從而降低了其在強(qiáng)酸或強(qiáng)還原劑里的溶解速率，由于 Al3+(徑(0.645 )(Shannon 1976)，當(dāng) Al3+替代針鐵礦中的 Fe3+時(shí)會(huì)結(jié)構(gòu)收縮，晶胞尺寸減小，同時(shí) XRD 衍射峰向高角度偏移

圖 2.1 Ni、Al 單替代針鐵礦粉晶 X 射線衍射全譜(左)和局部衍射圖(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由圖 2.1a 圖可知，Ni 替代使針鐵礦主要衍射峰的半峰寬略微增加，隨著 Ni 初始加入量增加，主要衍射峰沒有發(fā)生明顯偏移(GNi1-GNi4)，GNi5、GNi6 樣品的(110)、(111)特征峰向低角度偏移更為顯著，說明 Ni2+進(jìn)入到了針鐵礦結(jié)構(gòu)中，當(dāng)Ni 含量較低時(shí)對(duì)針鐵礦各面網(wǎng)間距的影響較小。由圖 2.1b 可知，隨著 Al 的初始加入量增加，特征峰偏移量逐漸增大，其中(130)、(021)、(111)三個(gè)特征峰位移最為明顯，這意味著 Al3+進(jìn)入到了針鐵礦結(jié)構(gòu)中，且對(duì)部分特征峰的面網(wǎng)間距影響明顯。對(duì)比 GNi5 樣品和 GAl5 樣品，在 Ni、Al 初始加入量相同的情況下，GAl5 樣品特征峰偏移比 GNi5 樣品更為明顯，說明單替代時(shí)，Al 替代對(duì)其面網(wǎng)間距的影響更大。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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