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无机界矿物天然自净化功能之矿物光催化作用
怀
矿物岩石 , 2003,
Abstract: 在简述半导体光催化理论及TiO2多相光催化作用近30年研究现状的基础上,重点对国内外一直处于空白状态的天然含钒金红石光催化性能进行研究。天然含钒金红石中部分Ti^4被V^5包括Fe^3、Cu^2和Zn^2等杂质离子替代可引起其晶格畸变与缺陷。机械粉碎到70~80μm后可使其晶胞膨胀0.33%,原位加热700~1100℃其晶胞可膨胀0.93%~2.13%,淬火改性其晶胞收缩0.01%~0.07%。受热改性其体相中V^5向表面偏析。对晶格畸变的修复可表现为晶面重构和再结晶作用及微应力释放作用。粉碎的金红石对卤代烃三氯乙烯和四氯乙烯具有一定的降解效果而表现出良好的光催化活性。加热1000℃,金红石对卤代烃的降解率明显提高。淬火1000℃和1100℃,金红石对卤代烃的降解速度大大加快。而电子辐射金红石对三氯乙烯的降解率则明显降低。通过52种金属氧化物和金属硫化物半导体矿物的初步研究,发现大多数金属氧化物矿物产生光电子的波长范围是249~777nm,吸收光主要是可见光。而大多数金属硫化物矿物产生光电子的最大波长大于921nm,吸收光主要是红外光,充分表明无机界具有光催化功能的半导体在可见光条件下就可以产生光电子与空穴。系统开展无机界矿物光催化作用研究,对揭示地球生命过程和环境演化有着不可替代的作用,对氧化降解地球表层系统中有机污染物尤其是不能自行降解的持久性有机污染物有着至关重要的作用。
小学科彰显巨大生命力,环境矿物学发展前景广阔――写在《岩石矿物学杂志》出版我国环境矿物学专辑十周年之际
怀
矿物岩石 , 2009,
Abstract:
矿物学环境属性研究新进展(代序)
怀
矿物岩石 , 2015,
Abstract:
环境矿物材料基本性能:无机界矿物天然自净化功能
怀
矿物岩石 , 2001,
Abstract: 重点阐述环境矿物材料基本性能,包括矿物表面吸附、孔道过滤、结构调整、离子交换、化学活性、物理效应、纳米效应及与生物交互作用等,旨在发掘、凝炼并新提出物理方法和化学方法之后与有机界生物同效的无机界矿物天然自净化功能的基础理论与应用方法,以发展和完善无机矿物与有机生物所共同构筑的自然界中存在的天然自净化系统,并就目前笔者在黄铁矿、锰钾矿、金红石、蛭石、蒙脱石、苋铁铁钒等天然矿物方面已经完成和正在开展的一系列环境矿物材料研究工作进行了举例说明。
无机界矿物天然自净化功能之矿物超微孔道效应
怀
矿物岩石 , 2005,
Abstract: 孔径在0.3~2.0nm范围内的矿物结构孔道属于通常意义上的微孔道,如天然锰钾矿结构中由Mn―O八面体构建并由K等充填其中的微孔道,类似于大家熟知的沸石中由Si―O和Al―O四面体所构建并由Na和Ca充填其中的微孔道,往往具有分子筛功能。本文重点提出孔径在0.3nm以下的天然矿物结构孔道为超微孔道。由于无机离子包括水分子均小于0.3nm,自然界中大多数无机矿物超微结构孔道能成为地球物质发生离子交换的场所而表现出离子筛功能。长期以来人们并没有把约占地壳质量一半以上的长石矿物归类为孔道结构矿物,主要归咎于其孔径过于微小,有关长石孔道离子交换效应更没有引起人们足够的重视。实验研究结果表明,无论是在高温条件下,还是在低温条件下,长石矿物都能表现出一定的离子交换性,具有明显的孔道结构矿物特征。在高温条件下Na与钾长石发生离子交换反应,能形成Na2O含量达15.9%的钠长石。在中温条件下Pb2与钾长石发生离子交换反应,能生成铅长石物相。在常温条件下Cd2与钾长石发生离子交换反应,能生成镉长石物相。长石矿物所体现出的良好的超微孔道效应,在对重金属污染物无害化处理包括核废料安全性处置领域具有潜在应用价值。天然矿物超微孔道在地球物质迁移与交换过程中一直发挥着鲜为人知的独特作用。极少数天然矿物微孔道分子筛效应孕育有净化分子型气体污染物的作用,而大多数天然矿物超微孔道离子筛效应却孕育有净化离子型水体污染物的作用。
环境矿物材料在土壤、水体、大气污染治理中的利用
怀
矿物岩石 , 1999,
Abstract: 本文在简要阐明了环境矿物材料对污染物的净化机理与净化功能的基础上,明确了环境矿物材料的应用领域,重点展望了在土壤重金属污染防治、地表水和地下水水质改善及燃煤固硫除尘等三类状态污染控制与环境保护领域中应用的前景。认为经济、简便、有效地用于污染治理与环境修复的无机界矿物学方法类似于有机界生物学方法,均是自然界地球系统中天然自净化作用的反映。
土壤重金属环境质量矿物学评价方法
怀
地质通报 , 2005,
Abstract: 利用环境矿物学理论和方法阐明了土壤矿物控制重金属活动状态,具体分析了重金属在矿物表面、层间域和孔道内可能的赋存位置。实验研究结果表明,矿物吸附重金属的作用受到介质pH值、介质离子强度等因素的影响。采用系统聚类分析方法,能定量地分析稳定的硫化物结合态微量有毒有害重金属元素的数量。利用粉晶X射线衍射分析方法,能定量地测定土壤矿物组成和含量。新提出土壤环境质量矿物学方法评价流程。该方法是在利用生态地球化学方法所完成的元素总量调查成果的基础上,开展单元性与剖面性土壤矿物组成与含量测定,查明表层土壤和深层土壤的矿物组成和分布,评价土壤中重金属的赋存状态及其对食物链的影响。旨在为农业地质环境评价提供新方法,切实提高农业地质环境调查质量与服务水平。
金矿床中“绿化”──含铬绢云母化及其找矿意义
怀,陈光远
地质与勘探 , 1995,
Abstract: 详细研究了胶东金矿中含铬绢云母的颜色、粒径、形态、化学成分、晶体结构、光性等标型特征,提出了“红化”与“绿化”相结合的金矿找矿方法。探讨了含铬绢云母的形成机理,利用Cr元素的示踪性,揭示了胶东金矿成矿作用与成岩作用乃至矿源层的继承关系。
新世纪国际环境矿物学研究的现状与进展――第18届国际矿物学大会环境矿物学研究综述
刘瑞,怀,秦善
矿物岩石 , 2003,
Abstract: 新世纪的首届国际矿物学大会于2002年9月在英国爱丁堡举行。继上届首次增设环境矿物学专题后,环境矿物学问题成为本届大会的一个重要论题,提交论文的数量和质量都有了明显提高。会议收录了23个国家(上届14个国家)的环境矿物学方面论文91篇(上届32篇),提交论文较多的国家有英国(23篇)、美国、意大利(各9篇)、日本(7篇)和中国(5篇)等。论文主要分为4个主题,分别是矿物与微生物的相互作用(6篇)、生物矿化作用与有机成因矿物(18篇)、环境矿物与人类健康(28篇)及矿物学和污染地球化学(39篇)。1 矿物与微生…
掺杂Fe、Cd闪锌矿电子结构的第一性原理计算
丁聪,李艳,怀
矿物岩石 , 2015,
Abstract: 采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对掺Fe和(或)Cd的闪锌矿型ZnS的电子结构进行了计算。计算结果表明,纯闪锌矿的禁带宽度为2.85eV;掺Fe浓度为3.125%的闪锌矿禁带宽度为2.58eV,且Fe的3d和S的3p轨道杂化在禁带中引入了两条杂质能级;随着掺Fe量的增加,杂质能级的宽度和峰高也随之增大;掺Cd闪锌矿的禁带宽度为2.68eV,并在下价带底引入一条杂质能级;Fe/Cd共掺杂的闪锌矿禁带宽度为2.49eV,在禁带中出现的两条施主杂质能级可提高闪锌矿的可见光响应及催化能力。计算结果为深入探讨天然闪锌矿的可见光催化机制提供了理论支持。
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