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(guò)渡金屬離子摻雜對(duì)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(guò)渡金屬元素的物理化學(xué)性質(zhì)和晶體場(chǎng)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(huì)有所不同。
　　

2、 本文通過(guò)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(chǎng)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(guò)鉛、鋅吸附與苯酚降解研究了這些過(guò)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(méi)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(jià)、+2價(jià)和+5價(jià)形式存在于礦物中，通過(guò)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?，而摻Ni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(guò)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(duì)鉛吸附有一定程度的增強(qiáng)，對(duì)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