叙永石的Hugoniot物态方程及高岭石→莫来石转变机制的初步分析

用阻抗匹配法和PZT压电探针技术 ,在 100GPa的冲击压力范围内测量了两种孔隙度的叙永石样品的Hugoniot物态方程 ,发现其存在低压和高压两个相区 .通过用热力学叠加原理计算的理论Hugoniot物态方程与实测结果的对比 ,确定了其高压相区的矿物组分 ,并据此分析其相变机制 .这一新的途径确认 :高岭石→莫来石高温高压转变过程中存在SiO₂ 和Al₂O₃ 的大量分凝 ,由SiO₂ 和Al₂O₃ 反应生成莫来石是形成莫来石的主要途径.     

羰基硫与气溶胶典型组分的复相反应机制

羰基硫(COS)是大气中含硫气体之一,它可以通过大气化学反应形成硫酸盐气溶胶,影响大气辐射平衡,导致全球气候变化.COS在大气中可通过与OH·自由基、活性氧原子等均相反应过程发生化学转化,但其与大气颗粒物的复相反应的研究甚少.考察了COS与大气颗粒物中较常见的氧化物成分Al2O3,CaO,SiO2,Fe2O3和MnO2等发生复相转化的能力,利用原位傅里叶红外光谱(insituFTIR),X射线光电子光谱(XPS),比表面积分析等手段确定了COS的转化产物,讨论了反应的动力学过程和转化途径.结果表明,常温下COS能与多种氧化物反应,产物为CO2,单质S以及24SO-.各种氧化物对COS催化反应能力有较大差异,Al2O3表现出很强的催化活性,Fe2O3次之,CaO反应微弱,SiO2和MnO2则无明显反应活性.氧化物表面的吸附氧和羟基是COS转化的主要反应中心.体系中氧气过量时,Al2O3催化COS遵循准一级反应动力学规律,其酸碱性对催化活性影响很大,COS在碱性、中性和酸性Al2O3上的表观反应速率常数分别为1.5110-4,9.8110-5和3.0610-6s-1.     

高岭石及其热处理产物的~(29)Si,~(27)Al魔角旋转核磁共振研究

自80年代中期,随着~(27)Al,~29(Si)魔角旋转核磁共振(MAS NMR)技术在粘土矿物研究中的应用,使人们对粘土矿物受热转变机制有了更深刻的认识.在高岭石-莫来石反应系列中,是否存在Al_2O_3和SiO_2的分凝及其量的多少,这是高岭石受热相变机制中一个激烈争论的问题.Rocha,Klinowski,郭九皋等认为,在高岭石-莫来石反应系列中,存在有Al_2O_3和SiO_2的大规模分凝;而Chakraborty等认为,在高岭石向莫来石的转变过程中,存在有“高岭石→变高岭石→Al-Si尖晶石→莫来石”反应系列,它们之间存在着结构上的连续性,SiO_2和Al_2O_3的分凝是次要的.另外,Brown等认为莫来石的形成有两种途径:一种途径是     

沙尘暴颗粒物表面的元素存在形态和组成

对北京沙尘暴期间和北京及沙尘暴源区内蒙古多伦地区常日气溶胶颗粒物进行了X射线光电子能谱(XPS)表面元素化学形态表征. 颗粒物表面铁主要以氧化物、硫酸盐、硅酸盐、FeOOH的形式存在, 还有部分附着、粘附在SiO2, Al2O3颗粒上. 颗粒物表面的硫主要以硫酸盐存在. Al, Si主要以Al2O3, SiO2的形态存在. 最重要的发现是在沙尘暴高峰过后的当天夜里和第二天, 颗粒物表面以二价铁形式存在的FeS和FeSO4高达44.3%和45.6%, 而以三价铁形式存在的Fe2(SO4)3由沙尘暴高峰期间的67.1%降为49.5%和48.0%. S和Fe在颗粒物表面都相对富集. 沙尘暴颗粒物整体样品中的Fe(Ⅱ)占总铁的1.3%~5.3%. 这些数据提供了气溶胶长距离传输中铁-硫耦合机制的重要证据, 进一步证实了沙尘暴对全球环境变化可能的重要影响.     

负载型Rh, Ru催化剂上甲烷部分氧化制合成气反应机理的原位时间分辨红外光谱研究

采用原位时间分辨红外光谱(in situ TR-FTIR)技术, 在500~600℃、时间分辨率优于0.3 s的条件下, 对CH4/O2/He (2/1/45, 摩尔比)混合气在不同预处理后的Rh/SiO2, Ru/?-Al2O3和Ru/SiO2上的反应及其与催化剂上吸附CO物种的作用情况进行了跟踪、考察. 实验结果表明, 在还原态和工作态Rh/SiO2上, CO是POM反应的初级产物. 由甲烷直接脱氢生成表面吸附氢和CHx (x = 1~3)物种, 后者再进一步氧化生成CO是Rh/SiO2上POM反应的主要途径. 在Ru/?-Al2O3, Ru/SiO2和氧化态的Rh/SiO2上, CO2是CH4/O2/He混合气反应的初级产物. CH4与CO2和H2O的重整反应是Ru/?-Al2O3和Ru/SiO2上CO和H2生成的主要途径. 在Rh/SiO2和Ru/?-Al2O3上, 催化剂表面吸附CO物种的进一步氧化是POM反应中CO2生成的重要途径之一.     

定向凝固Al2O3／Al—4.5Cu复合材料的弯曲性能与断裂特征

采用定向凝固的方法研究了Al2 O3/AL_4 5Cu复合材料的力学性能的变化规律 ,实验结果表明 :随着定向凝固冷却速率的提高 ,Al2 O3/Al 4 5Cu复合材料的抗弯强度和塑性提高 ,与搅拌铸造Al2 O3/Al 4 5Cu复合材料相比 ,当定向凝固速度达到 70 0 μm/s时 ,其抗弯强度提高 6 6 % ,断裂应变提高 135% .另外 ,在相同定向凝固条件下Al2 O3/Al 4 5Cu复合材料与Al_4 5Cu合金相比较 ,其抗弯强度均得到明显改善 ,而断裂应变则降低 .搅拌铸造Al2 O3/Al 4 5Cu复合材料表现为沿晶断裂 ,而定向凝固Al2 O3/Al 4 5Cu复合材料表现为韧性断裂 ,随着定向凝固速率的提高 ,其断裂面上韧窝数量明显增加 .     

V92A突变改变了鸡心脱血红素细胞色素c的折叠倾向性

Na_2-Al_2O_3-H_2O系相图左侧(平衡固相为Al_2O_3·3H_2O)部分已查明并无异议,其右侧(平衡固相为水合铝酸钠和NaOH·H_2O)则有争议.Jucaitis证明有两种水合铝酸钠固相(Na_2O·Al_2O_3·2.5H_2O和3Na_2O·Al_2O_3·6H_2O),Kuznetsov怀疑3Na_2O·Al_2O_3·6H_2O的存在,认为所谓3Na_2O·Al_2O_3·6H_2O其实是Na_2O·Al_2O_3·2.5H_2O和NaOH·H_2O的混合物.Gessner和Li认为3Na_2O·Al_2O_3·6H_2O是成分变动于(4.6～4.9)Na_2O·Al_2O_3·(12.9～13.8)H_2O的固相,为探讨上述分歧,我们用含Na_2O、Al_2O_3浓度不同的     

高铝榍石中P+Mg+F=Si+Al+OH特殊替代的高压效应

榍石是变质岩石中很常见的副矿物.在榍石中有多种常见的元素替代关系,A1和Fe~(3+)常取代八面体中的Ti,同时OH和F取代非四面体中的O.这些元素类质同像替代关系可通过公式Ti+O=(Al,Fe~(3+)+(OH,F)来表示.Smith将榍石的端元组分划分为5种:CaTiSiO_4O(氧钛榍石)、CaFe~(3+)SiO_4OH(羟铁榍石)、CaFe~(3+)SiO_4F(氟铁榍石)、CaAlSiO_4OH(羟铝榍石)和CaAlSiO_4F(氟铝榍石).其中,CaTiSiO_4O和Ca(Al,Fe~(3+))SiO_4(OH,F)之间为不连续固溶体.自然界的榍石中CaAlSiO_4(OH,F)端元组分的含量可在0%～50%之间变化.按照矿物晶格中Al含量的不同,榍石被划分为低铝榍石(X_(Al)<0.25)和高铝榍石(X_(Al)>0.25).在高压和超高压大理岩及产于其中的榴辉岩中,高铝榍石常作为一种高压和超高压矿物产出,在这些高压和超高压榍石中Al常替代八面体位置中的Ti,同时F替代非四面体位置中的O.这种耦合替代关系(Al+F=Ti+O)被认为是高压或超高压变质作用在榍石晶格中的反映,是一种具高压或超高压效应的替代关系.最近我们在产于苏鲁超高压变质带东南端的荣城杨官屯的大理岩中发现含P和Mg的高铝榍石.本文简要地描述了这种高铝榍石的产出特征和矿物化学成分,并讨论了其晶格中的元素替代关系及其高压效应.     

干的基性大陆下地壳部分熔融: 对Ｃ型埃达克岩成因的制约

C型埃达克岩通常被认为是基性下地壳高压下石榴子石残留时的部分熔融产物, 其依据主要来自含水玄武质岩石在高压下部分熔融的实验结果. 但是因为大陆基性下地壳一般不含大量的水, 这些含水实验的结果不能用来说明干的下地壳的熔融过程. 由于目前尚缺乏关于干的基性岩石部分熔融的系统的实验数据, 本文用MELTs程序来模拟干的基性下地壳在1~2 GPa下的部分熔融. 模拟和实验资料均表明, 无论压力如何变化(1~3 GPa), 熔融比例超过20%时, 干的基性下地壳大比例部分熔融不能产生C型埃达克岩的高硅含量(~70%). 虽然1~2 GPa时, 文献中有限的几个干的基性岩石熔融实验结果显示, 低比例熔融(<10%)不能产生高硅的岩浆, 但是MELTs程序模拟显示压力高于1.8 GPa时, 如果熔体的SiO2含量主要由残留的石榴子石控制, 低比例熔融则可以产生少量高K₂O/Na₂O的英安质熔体. 模拟进一步说明, 压力低于1.8 GPa时, 大量斜长石在残留相的存在使得熔体的SiO2 (<62%)远远低于中国东部出露的高硅C型埃达克岩. 考虑到产生高硅熔体需要的高温和深度以及极端亏损重稀土的性质, 我们推测这种熔体很容易受到其他壳源岩浆的混染, 这可能导致在地表出露的真正的由榴辉岩熔融形成的C型埃达克岩非常有限. 高Sr/Y和La/Yb可以由包括石榴子石作用的多种因素(产生例如继承源区和单斜辉石分异), 因此用这两个指标判别是否为埃达克岩是有问题的. 我们提出强烈的中重稀土分异(例如高的Gd/Yb)以及高度右倾的稀土元素分配模式可能是判别石榴子石的作用以及埃达克岩的更好的指标. 另外, 由于熔体的Eu异常取决于源区性质, 岩浆体系的氧逸度, 以及斜长石和基性矿物之间的比例, Eu异常不能简单地用来指示斜长石在岩浆过程中的作用.     

莫来石复相晶体生长习性

常压水热条件下,以天然高岭土为原料,制备莫来石复相晶体实验观察到莫来石晶体呈柱状生长习性.用Materials Studio 4.4 CASTEP(Cambridge serial total energy package)程序,对莫来石晶体的特征显露面族(001),(210),(110)和(120)晶面表面能进行理论计算,进而分析各晶面生长速度与习性关系.计算得出其表面能大小依次为0.337,0.022,0.217和0.039keVnm–2,根据居里-吴尔夫原理,则各晶面生长速度为V(001)>V(110)>V(120)>V(210),表明莫来石晶体能够沿c轴生长成柱状形态.莫来石晶体模型表面能计算结果合理解释了实际莫来石的柱状生长习性.     

干的基性大陆下地壳部分熔融:对C型埃达克岩成因的制约

C型埃达克岩通常被认为是基性下地壳高压下石榴子石残留时的部分熔融产物,其依据主要来自含水玄武质岩石在高压下部分熔融的实验结果.但是因为大陆基性下地壳一般不含大量的水,这些含水实验的结果不能用来说明干的下地壳的熔融过程.由于目前尚缺乏关于干的基性岩石部分熔融的系统的实验数据,本文用MELTs程序来模拟干的基性下地壳在1～2GPa下的部分熔融.模拟和实验资料均表明,无论压力如何变化(1～3GPa),熔融比例超过20%时,干的基性下地壳大比例部分熔融不能产生C型埃达克岩的高硅含量(～70%).虽然1～2GPa时,文献中有限的几个干的基性岩石熔融实验结果显示,低比例熔融(10%)不能产生高硅的岩浆,但是MELTs程序模拟显示压力高于1.8GPa时,如果熔体的SiO2含量主要由残留的石榴子石控制,低比例熔融则可以产生少量高K2O/Na2O的英安质熔体.模拟进一步说明,压力低于1.8GPa时,大量斜长石在残留相的存在使得熔体的SiO2(62%)远远低于中国东部出露的高硅C型埃达克岩.考虑到产生高硅熔体需要的高温和深度以及极端亏损重稀土的性质,我们推测这种熔体很容易受到其他壳源岩浆的混染,这可能导致在地表出露的真正的由榴辉岩熔融形成的C型埃达克岩非常有限.高Sr/Y和La/Yb可以由包括石榴子石作用的多种因素(产生例如继承源区和单斜辉石分异),因此用这两个指标判别是否为埃达克岩是有问题的.我们提出强烈的中重稀土分异(例如高的Gd/Yb)以及高度右倾的稀土元素分配模式可能是判别石榴子石的作用以及埃达克岩的更好的指标.另外,由于熔体的Eu异常取决于源区性质,岩浆体系的氧逸度,以及斜长石和基性矿物之间的比例,Eu异常不能简单地用来指示斜长石在岩浆过程中的作用.     

不同温度烧结的莫来石的~(29)Si和~(27)Al魔角旋转核磁共振谱

自1980年以来,固体高分辨核磁技术引入了矿物学领域,其中魔角旋转核磁共振(MASNMR)技术使用最为广泛.莫来石是重要的合成矿物材料,国内外不少学者应用差热分析(DTA)、X射线衍射(XRD)、红外谱(IR)和透射电镜(TEM)等手段研究了由二八面体粘土矿物(特别是高岭土)经热处理转变成莫来石的机制.自Meinhold等(1985)首次用~(29)Si和~(27)Al NMR研究高岭石向莫来石的转变以来,很多学者也开展了研究,其重点放在     

华南晚古生代岩浆活动的新发现:岛弧还是陆内造山?

在福建省周宁县五凤楼村发现了一个形成于313±4Ma的片麻状花岗岩.该岩石具有高的K2O和Al2O3含量和低的SiO2和Na2O含量,其A/CNK比值高达1.22,指示其源区为经过化学风化的沉积岩,因此属于S型花岗岩.所含锆石为柱状自形形态,其U-Pb年龄变化于326～301Ma(加权平均年龄为313±4Ma),具有负的?Hf(t)值(?8.35～?1.74)和1.43～1.84Ga的二阶段Hf模式年龄.这是首次在华南发现有确凿同位素年代学证据的晚石炭世S型花岗质岩浆活动.该S型花岗岩最可能形成于陆内造山阶段,源岩主要为古元古代晚期生长的地壳.结合前人对岩相古地理、古生代盆地性质、早二叠世火山作用以及晚古生代-早中生代沉积岩中碎屑锆石的U-Pb-Hf同位素资料,本文推断华夏东部可能曾经存在一个晚古生代造山带.从晚石炭世(340～310Ma)的挤压造山阶段演化到早二叠世(285～270Ma)的后造山或板内伸展阶段,华南东部经历了一个较为完整的晚古生代造山旋回,所形成的晚古生代岩浆岩是陆内造山作用的产物,而不是岛弧岩浆作用产物.     

α-FeOOH和γ-FeOOH分别制备BaFe_(12)O_(19)的形成历程及磁性能对比

分别以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料,经化学沉淀-局部规整法制备了棒状BaFe12O19,通过XRD,FT-IR,SEM及VSM技术对两种FeOOH制备BaFe12O19的形成历程及磁性能进行了对比研究.形成历程可归纳为:以α-FeOOH和γ-FeOOH为原料制备的前驱体α和前驱体γ均为针状结晶态BaCO3包覆FeOOH复合物,前驱体在焙烧过程中经过FeOOH脱羟基反应、中间相α-Fe2O3和BaFe2O4生成反应及两中间相反应得到终产物BaFe12O19.然而,前驱体α焙烧中间相α-Fe2O3直接由α-FeOOH脱羟基形成,而非γ-FeOOH脱羟基生成的γ-Fe2O3再经相转变而形成,因而其结晶有序程度相对较高;这进一步引起发生BaFe2O4生成反应时,前驱体α焙烧物中BaCO3的结晶有序程度较高且其焙烧中间相BaFe2O4生成速率略低和结晶有序程度略高.这些差异导致前驱体α1000℃焙烧物的结晶有序程度和纯度均低于前驱体γ1000℃焙烧物,但颗粒长径比却较高,进而引起前驱体α1000℃焙烧物呈现较高的矫顽力、饱和磁化强度和剩余磁化强度.     

Al2O3-B2O3-Ce2O3体系中Ce3+的光谱特性与基质的相关性

在Al2 O3_B2 O3_Ce2 O3体系中 ,于 12 0 0～ 140 0℃的温度范围内 ,合成了一系列不同配比 (Al/B比从 4 5～ 2变化 )磷光体 .研究了它们的结构和光谱特性之间的相关性 .发现随着基质配比Al/B从 4 5～ 2的变化 ,基质结构发生明显的变化 .这种变化导致光谱特性的巨大变化 ,表明铈离子晶场环境的变化 ,随着配比的变化 ,激发与发射峰向短波方向移动 .在合适的配比下 ,可以获得新型的稀土发光材料     

大型海藻光合碳代谢类型的研究进展

作为海洋藻类的一部分,大型海藻通过光合作用参与了海洋对全球CO2和O2的周转,其食用和药用价值也 得到了广泛应用。因此无论从生态还是经济角度来看,研究大型海藻通过光合作用对CO2进行固定和代谢的过程都 具有重要意义。到目前为止,世界上对大型海藻光合碳代谢途径的研究从代谢组学和酶学角度证明了大型海藻体内 除了C3途径外,还同时存在不能确定完整与否的PEPCK 或PEPC 类型的C4途径或CAM途径;光合气体交换的结 果显示其光合碳代谢途径从整体上表现出类似C4(C4-like)类型。这种情况与一些体内存在C4途径的陆生C3植物相 似。因此大型海藻光合碳代谢途径仍然有待深入研究。     

石墨型C_3N_4在泡沫陶瓷表面的原位负载及可见光催化空气净化应用

g-C3N4是一种具有广泛应用前景的无金属可见光催化剂.为了实现g-C3N4在载体表面的有效负载,本研究以二氰二胺为前驱体,通过溶解-再结晶-热处理原位负载工艺,利用g-C3N4和Al2O3之间的独特物理化学作用力,实现了Al2O3泡沫陶瓷上g-C3N4的牢固负载.用X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、比表面积测定、紫外可见漫反射光谱和荧光光谱对样品进行表征分析.系统研究了热处理时间对样品微结构和光催化性能的影响.结果表明,当热处理时间为4 h时,负载型g-C3N4具有最优的NO去除率,达57.9%.这可归因于其较大的比表面积和较高的电荷分离效率.本文提供了一种基于光催化剂与载体相互作用的原位负载技术,为g-C3N4在空气净化的实际应用提供了技术支持和理论依据.     

Cu掺杂对Cu_2O/Si-NPA可见光催化性能的影响

以硅纳米孔柱阵列(Si-NPA)为衬底,采用溶液浸渍法并通过改变浸渍时间、温度和所用铜盐种类,制备了Cu_2O/Si-NPA,Cu_2O:Cu/Si-NPA(Cu_2O为主相),Cu:Cu_2O/Si-NPA(Cu为主相)和Cu/Si-NPA四种复合纳米结构,并对其表面形貌和微结构以及材料对甲基橙的可见光催化降解性能进行了表征.结果表明,对于面积为1.8 cm×2cm的样品,在光功率密度10 m W/cm~2,波长400~800 nm的可见光辐照100 min后,Cu_2O:Cu/Si-NPA对甲基橙的催化降解率达到~53.6%,较Cu_2O/Si-NPA提高~20%.降解率的提高被归因于Cu_2O中少量金属Cu的存在极大减少了光生电子被缺陷俘获或者与空穴复合的几率,从而有利于光生电子从材料内部到表面的传输,并藉此产生相对于纯相Cu_2O更高的活性含氧基团浓度.该研究结果为进一步提高Cu_2O可见光催化降解有机污染物的效率提供了一种可能的途径.     

随州陨石冲击熔脉中的NaAlSi_3O_8-锰钡矿和其他高压相矿物

随州陨石含有很少几条宽度仅为0.02～0.09 mm的细熔脉, 在其中发现了多种冲击成因的高压相矿物, 如粗粒的NaAlSi3O8-锰钡矿、林伍德石、镁铁榴石以及细粒的镁铁榴石-镁铝榴石固熔体. 这是在含熔脉极细的球粒陨石中发现高压相矿物的第1例. 随州陨石熔脉中的锰钡矿结构斜长石为单质矿物相, 它不与钠长石玻璃一类的硅酸盐玻璃相结合在一起. 上述数种高压相矿物的存在限定了随州陨石熔脉内矿物所受的压力最高达23～24 GPa, 温度最高达1900～2000℃, 同时还说明随州陨石熔脉内高压状态的保持时间应较长(数秒钟), 这样才能使硅酸盐矿物在高压下进行固态相转变或从熔体中晶出. 在随州陨石中发现自然界第1例单相晶质NaAlSi3O8-锰钡矿, 对了解碱金属在深部地幔中的地球化学行为具有重要意义.