摻鐵、鎳和釩錳鉀礦的表征及性質(zhì)的研究.pdf

1、錳鉀礦是錳氧化物家族中的重要一員，作為一種2×2隧道構(gòu)造的錳氧八面體分子篩(OMS-2)材料，錳鉀礦比表面積大、活性強(qiáng)、穩(wěn)定性高，此外還具有多種環(huán)境屬性（吸附效應(yīng)、孔道效應(yīng)、氧化還原效應(yīng)），在催化劑、吸附劑等方面有重要的應(yīng)用前景。過渡金屬離子摻雜對錳鉀礦的結(jié)構(gòu)和晶體化學(xué)性質(zhì)，以及吸附、氧化及光催化特性具有重要的影響。然而，不同過渡金屬元素的物理化學(xué)性質(zhì)和晶體場行為存在差異，進(jìn)入到錳鉀礦中引起礦物結(jié)構(gòu)和性質(zhì)等的改變會有所不同。
　　

2、 本文通過常壓回流方法合成不同摻雜濃度梯度的鐵、鎳和釩錳鉀礦作為研究材料。采用粉晶X射線衍射(XRD)、Rietveld結(jié)構(gòu)精修、熱重分析(TGA)、比表面積和孔徑分析儀、場發(fā)射掃描電鏡(SEM)、紅外光譜(IR)、X射線光電子能譜(XPS)等技術(shù)表征樣品晶體結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和微觀形貌。并通過鉛、鋅吸附與苯酚降解研究了這些過渡金屬摻雜錳鉀礦的吸附和催化特性。取得結(jié)果有:
　　 1.在常壓回流條件下，鐵、鎳和釩進(jìn)入到礦物中的程度不

3、同。鐵和釩的上限分別為15％和7％，而鎳則小于1％。摻雜后錳鉀礦的隧道結(jié)構(gòu)沒有改變，但摻鐵錳鉀礦隨著鐵含量的增加，其結(jié)晶度先增強(qiáng)后減弱，顆粒尺寸先增大后減小，并伴有團(tuán)聚作用。尺寸的變化造成比表面先減小后增大。鎳摻雜錳鉀礦的形貌與未摻錳鉀礦的類似，結(jié)晶度變化也不明顯。釩摻雜錳鉀礦隨釩含量的增加，結(jié)晶度逐漸減弱，顆粒粒徑逐漸減小，比表面積依次增大。摻入的鐵、鎳和釩分別主要是以+3價、+2價和+5價形式存在于礦物中，通過替代結(jié)構(gòu)中的Mn3+，

4、或置換表面及隧道中的Mn3+/2+，使其氧化度略有升高，摻鐵和釩使錳鉀礦形貌由針狀變?yōu)榱睿鴵絅i錳鉀礦的形貌變化很小，為針狀。
　　 2.鐵摻雜引起錳鉀礦的晶胞參數(shù)a、c和晶胞體積的變化，均為先增大后減小。鎳和釩摻雜錳鉀礦晶胞參數(shù)和晶胞體積變化不大。這些過渡金屬摻雜均使礦物表面羥基含量增加。
　　 3.鐵、釩摻雜以后對鉛吸附有一定程度的增強(qiáng)，對鋅的吸附變化不大。原因與摻雜后導(dǎo)致錳鉀礦的晶格缺陷、比表面積、表面羥基含量