氧化錳礦物廣泛的存在于多種陸生和水體環(huán)境中,如土壤、沙漠,或海洋、湖泊與河流沉積物等,特別是在深海底部的鐵錳結(jié)核中氧化錳礦物含量通常高達(dá)40%-50%。由于氧化錳礦物自身常帶負(fù)電荷、Mn價(jià)態(tài)豐富和顆粒細(xì)小等特點(diǎn),天然氧化錳礦物通常會(huì)以吸附和同晶替代等方式富集Co、Ni等過(guò)渡金屬元素,稀土元素和放射性元素等,并且也常會(huì)調(diào)控環(huán)境中有機(jī)物的遷移轉(zhuǎn)化。氧化錳礦物通常表現(xiàn)為兩種結(jié)構(gòu)類型:層狀和隧道結(jié)構(gòu),且在土壤或水體沉積物的環(huán)境中,層狀結(jié)構(gòu)氧化錳（如:水鈉錳礦、布賽爾礦、水羥錳礦等）可以轉(zhuǎn)化為隧道結(jié)構(gòu)氧化錳（如:鈣錳礦、錳鋇礦、六方錳礦等）,由于不同構(gòu)型的氧化錳礦物對(duì)異質(zhì)金屬元素容納能力的不同,在這一轉(zhuǎn)化過(guò)程中常常伴隨著異質(zhì)金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化,而另一方面,異質(zhì)金屬元素的加入亦會(huì)對(duì)該轉(zhuǎn)化過(guò)程有顯著影響。Co和Ni是氧化錳礦物中最常見(jiàn)的痕量金屬元素,也是重要的生命必須元素,它們?cè)诃h(huán)境中的遷移和歸趨強(qiáng)烈的受到氧化錳礦物的影響,然而它們?cè)趯訝钛趸i向隧道結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的地球化學(xué)行為以及對(duì)這一過(guò)程的影響并不清楚。本文通過(guò)采用實(shí)驗(yàn)室合成分別含Co和Ni的層狀氧化錳前驅(qū)物和主要含層狀氧化錳的深海鐵錳結(jié)核,經(jīng)過(guò)不...

【文章頁(yè)數(shù)】：186 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 前言
    1.1 層狀氧化錳
        1.1.1 水鈉錳礦
        1.1.2 水羥錳礦
        1.1.3 布賽爾礦
        1.1.4 鈷土礦和鋰硬錳礦
    1.2 隧道氧化錳
        1.2.1 軟錳礦
        1.2.2 斜方錳礦
        1.2.3 六方錳礦
        1.2.4 錳鋇礦型
        1.2.5 鈣錳礦
    1.3 氧化錳礦物的形成
    1.4 層狀氧化錳向隧道結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化
    1.5 氧化錳對(duì)金屬離子的富集
    1.6 研究目的和意義
第二章 實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 樣品的制備
    2.2 樣品的表征
        2.2.1 粉晶XRD分析
        2.2.2 硝酸處理
        2.2.3 比表面積
        2.2.4 元素局域配位環(huán)境
        2.2.5 Mn平均氧化度
        2.2.6 FTIR
        2.2.7 高分辨透射電鏡
第三章 含CO水鈉錳礦向鈣錳礦的轉(zhuǎn)化
    3.1 引言
    3.2 實(shí)驗(yàn)方法
        3.2.1 層狀前驅(qū)物和回流產(chǎn)物的合成
        3.2.2 樣品的表征
    3.3 結(jié)果分析
        3.3.1 層狀前驅(qū)物和回流產(chǎn)物礦物學(xué)特征
            3.3.1.1 X射線衍射(XRD)
            3.3.1.2 紅外光譜(FTIR)
            3.3.1.3 硝酸處理
        3.3.2 回流產(chǎn)物形貌
        3.3.3 層狀前驅(qū)物和回流產(chǎn)物物理化學(xué)分析
        3.3.4 層狀前驅(qū)物和回流產(chǎn)物中Mn和Co的晶體化學(xué)
            3.3.4.1 Mn K-edge XANES
            3.3.4.2 Mn K-edge EXAFS
            3.3.4.3 Co K-edge EXAFS
    3.4 討論
        3.4.1 水鈉錳礦轉(zhuǎn)化為鈣錳礦過(guò)程中Co的影響
        3.4.2 對(duì)Co在水鈉錳礦向鈣錳礦轉(zhuǎn)化過(guò)程中遷移轉(zhuǎn)化的啟示
    3.5 小結(jié)
第四章 含CO水羥錳礦向錳鋇礦和六方錳礦的轉(zhuǎn)化
    4.1 引言
    4.2 實(shí)驗(yàn)方法
        4.2.1 層狀前驅(qū)物的制備
        4.2.2 回流產(chǎn)物的制備
            4.2.2.1 向六方錳礦的轉(zhuǎn)化
            4.2.2.2 向錳鋇礦的轉(zhuǎn)化
        4.2.4 樣品的表征
    4.3 結(jié)果分析
        4.3.1 粉晶XRD圖譜
        4.3.2 元素組成分析
        4.3.3 Mn平均氧化度
        4.3.4 Mn平均配位環(huán)境
        4.3.5 Co平均配位環(huán)境
        4.3.6 樣品硝酸處理
    4.4 討論
        4.4.1 層狀氧化錳向不同隧道結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化
        4.4.2 不同結(jié)構(gòu)氧化錳富集金屬離子的能力
    4.5 小結(jié)
第五章 含弱結(jié)合態(tài)NI的水鈉錳礦向鈣錳礦的轉(zhuǎn)化
    5.1 引言
    5.2 材料和方法
        5.2.1 樣品合成
        5.2.2 樣品的表征
    5.3 .結(jié)果分析
        5.3.1 元素組成與比表面積
        5.3.2 常規(guī)粉晶X射線衍射
        5.3.3 異常XRD圖譜
        5.3.4 FTIR
        5.3.5 HRTEM
        5.3.6 硝酸處理實(shí)驗(yàn)
        5.3.7 熱重分析
        5.3.8 X射線光電子能譜—O1s
        5.3.9 X射線吸收光譜
            5.3.9.1 Mn K-edge XANES
            5.3.9.2 Mn K-edge EXAFS
            5.3.9.3 Ni K-edge EXAFS
        5.3.10 原子對(duì)分布函數(shù)(G(r))
    5.4 討論
        5.4.1 層狀前驅(qū)物的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化
        5.4.2 鈷土礦和鈣錳礦的差異
            5.4.2.1 衍射峰的模擬
            5.4.2.2 離子交換實(shí)驗(yàn)
        5.4.3 轉(zhuǎn)化過(guò)程中Mn(Ⅲ)和層間物相的作用
        5.4.4 Ni在層狀氧化錳結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化
    5.5 小結(jié)
第六章 NI在離子交換和回流階段對(duì)鈣錳礦形成的影響
    6.1 引言
    6.2 實(shí)驗(yàn)方法
    6.3 結(jié)果分析
        6.3.1 粉晶XRD圖譜
        6.3.2 元素組成
        6.3.3 硝酸處理
        6.3.4 紅外光譜
        6.3.5 回流產(chǎn)物形貌
        6.3.6 Mn K-edge XAS
            6.3.6.1 Mn K-edge XANES
            6.3.6.2 Mn K-edge EXAFS
    6.4 討論與小結(jié)
        6.4.1 離子交換和回流階段加入Ni(Ⅱ)對(duì)鈣錳礦轉(zhuǎn)化的影響
        6.4.2 層狀氧化錳向隧道結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化對(duì)Ni和Mg賦存的影響
第七章 深海鐵錳結(jié)核水熱條件轉(zhuǎn)化初探
    7.1 引言
    7.2 實(shí)驗(yàn)方法
        7.2.1 樣品處理
        7.2.2 轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
    7.3 結(jié)果分析
        7.3.1 鐵錳結(jié)核加熱和酸洗XRD圖譜
        7.3.2 樣品消解后XRD圖譜和元素組成
        7.3.3 不同處理轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
            7.3.3.1 不同pH介質(zhì)回流處理實(shí)驗(yàn)
            7.3.3.2 不同離子交換回流實(shí)驗(yàn)
            7.3.3.3 Mg(Ⅱ)離子交換高壓釜熱液轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)
        7.3.4 深海錳結(jié)核主要元素的晶體化學(xué)
            7.3.4.1 Mn K-edge XAS
            7.3.4.2 Fe K-edge EXAFS
            7.3.4.3 Ni K-edge EXAFS
    7.4 討論與小結(jié)
        7.4.1 鐵錳結(jié)核樣品的Mn、Fe和 Ni的物相
            7.4.1.1 氧化錳
            7.4.1.2 氧化鐵
            7.4.1.3 Ni的物相
        7.4.2 鐵錳結(jié)核中氧化鐵/錳礦物的穩(wěn)定存在
第八章 全文討論與結(jié)論
    8.1 討論
        8.1.1 含Co、Ni水鈉錳礦向鈣錳礦轉(zhuǎn)化過(guò)程中的異同
        8.1.2 鈣錳礦的鑒定
            8.1.2.1 XRD
            8.1.2.2 電鏡分析-SEM、TEM、ED
            8.1.2.3 FTIR
            8.1.2.4 鈣錳礦鑒定小結(jié)
    8.2 全文結(jié)論
    8.3 創(chuàng)新點(diǎn)
    8.4 研究展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間撰寫(xiě)論文
致謝
附錄 補(bǔ)充數(shù)據(jù)



本文編號(hào)：4057272