[所屬分類:行業(yè)動態(tài)] [發(fā)布時間:2025-6-16] [發(fā)布人:楊曉燕] [閱讀次數(shù):] [返回]

黏土礦物調(diào)控Fe(II)催化水鐵礦相變機制獲揭示
作者：朱漢斌     來源：中國科學(xué)報
山東拓普生物工程有限公司  http://www.jlkcpj.cn
近日，中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所礦物學(xué)團隊在國家自然科學(xué)基金等項目的資助下，研究揭示了黏土礦物對Fe(II)催化水鐵礦相轉(zhuǎn)化的影響及其制約機制。相關(guān)成果發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》（Environmental Science & Technology）。
納米礦物（含礦物納米顆粒）廣泛分布于反應(yīng)活躍、構(gòu)成復(fù)雜的地球表層環(huán)境中，具有種類多、含量大、活性強等特點，其生成機制、微觀結(jié)構(gòu)、表面反應(yīng)性、相轉(zhuǎn)變過程以及參與的重要地質(zhì)地球化學(xué)過程等，近年來受到礦物學(xué)與相關(guān)領(lǐng)域?qū)W科的共同關(guān)注，已成為礦物學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。
水鐵礦作為Fe(III)水解過程中最先形成的鐵（氫）氧化物，是一種普遍存在于地表環(huán)境中的納米礦物，其表面反應(yīng)活性強且易發(fā)生相轉(zhuǎn)變。水鐵礦的相轉(zhuǎn)變過程能顯著影響地表含鐵礦物的分布與組成，進而改變鐵元素的全球循環(huán)和生物可利用性，并能通過復(fù)雜的表/界面作用過程影響其他元素的遷移轉(zhuǎn)化，具有重要的環(huán)境和地球化學(xué)意義。
研究表明，F(xiàn)e(II)能顯著加速水鐵礦的轉(zhuǎn)化過程，可在短時間內(nèi)制約鐵（氫）氧化物形成及共存元素歸趨，近年來受到了人們的廣泛關(guān)注。黏土礦物是自然界中廣泛分布的另一類典型納米礦物，其比表面積大、反應(yīng)活性高，在自然環(huán)境中常常與水鐵礦形成異質(zhì)聚集體。
然而，黏土礦物對Fe(II)催化水鐵礦相轉(zhuǎn)化過程的影響及其作用機制仍不清楚。了解該過程的微觀機制有助于加深我們對地表環(huán)境中鐵（氫）氧化物形成過程的認識，同時也為預(yù)測其他共存元素的歸趨提供理論基礎(chǔ)。
針對上述問題，研究團隊系統(tǒng)研究了黏土礦物在還原條件下對Fe(II)催化水鐵礦相轉(zhuǎn)化過程的制約，重點考察了黏土礦物種類（蒙脫石Mnt、伊利石Ilt、高嶺石Kln）及黏土礦物和水鐵礦（Fhy）的復(fù)合方式（二者物理混合（Fhy&clay）、在黏土礦物表面原位生長水鐵礦（Fhy/clay））的影響，主要得到以下認識：
一是，黏土礦物通過分散水鐵礦團聚體，加速其與Fe(II)的體相電子轉(zhuǎn)移，促進轉(zhuǎn)化中間產(chǎn)物活性Fe(III)產(chǎn)生，并提升其在礦物表面的平均濃度，進而改變水鐵礦的轉(zhuǎn)化速率和產(chǎn)物類型；二是，與伊利石和高嶺石相比，蒙脫石由于具有更高陽離子交換能力，可通過離子交換過程直接吸附Fe(II)或活性Fe(III)，降低Fe的可利用性并延緩其再結(jié)晶過程，這使蒙脫石體系中活性Fe(III)可長期保留，且不生成磁鐵礦；三是，黏土礦物可作為模板誘導(dǎo)特殊形態(tài)鐵（氫）氧化物生成，如星狀孿晶針鐵礦和六方片狀磁鐵礦。
上述結(jié)果表明，黏土礦物可通過復(fù)雜的機制顯著影響Fe(II)催化水鐵礦的轉(zhuǎn)化速率、產(chǎn)物類型及形貌特征。
該研究從原子/分子尺度闡明了黏土礦物在調(diào)控水鐵礦相變過程中的復(fù)雜機制，對理解不同鐵（氫）氧化物的形成及預(yù)測共存污染物的遷移轉(zhuǎn)化過程具有重要意義。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1021/acs.est.4c11232
（本文內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，版權(quán)歸原作者所有，如有侵權(quán)可后臺聯(lián)系刪除。）