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广州地化所在硅藻蛋白石和硅藻土矿物成分-结构研究中获进展
2019年10月14日 发布 分类:行业要闻 点击量:987
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作为海洋中最“成功”的浮游光合生物之一,硅藻是全球碳、硅等元素的生物地球化学循环的核心参与者。在油气资源领域,富含硅藻遗骸的湖相或海相沉积物通过成岩作用形成富含微孔隙的沉积岩,与油气成藏过程往往具有密切关系。在非金属矿产资源领域,由于硅藻蛋白石具有独特的多孔微-纳米结构、强吸附性和耐热耐酸性等性质,硅藻土是用途最为广泛的非金属矿之一。

近期,矿物学期刊American Mineralogist 刊发了极速5分快三科学院广州地球化学研究所矿物表界面作用学科组袁鹏等关于硅藻蛋白石矿物微区成分和结构的研究论文。该文提出,将硅藻蛋白石视作“纯”氧化硅矿物的认识应予以更新——其硅质体相结构总是存在铝、铁、镁、钙等元素,壳体表面则覆有一层富铝铁、厚度为几十纳米的氧化物薄膜

研究采用聚焦离子束(FIB)处理结合高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和谱学分析,解决了壳体微细、多孔、易碎、难处理的难题进而通过HRTEM和精细谱学分析,系统研究了极速5分快三、美国、澳大利亚等地的多个代表性硅藻土矿样的微区结构和成分首次实现了对单个硅藻壳体的超微切片和微区分析。发现:(1)硅藻蛋白石内部硅质结构中含微量的铝、铁、镁、钙、锌和钾等元素,铝和铁的含量高于其它元素。(2)硅藻蛋白石的表面层和内部近表面层中,铝、铁的含量比内部硅质结构中高数十到上千倍。上述元素在表面层中分布均匀,且并非源自硅藻蛋白石的共生粘土矿物;即,硅藻蛋白石表面天然覆有一层非硅质氧化物膜。

 

1 硅藻蛋白石内部和表面微结构和微区成分分析结果。a:直链藻属硅藻壳体(样品来自澳大利亚昆士兰州Mount Sylvia硅藻土矿)的FIB超微切片的微形貌和结构。b和c:不同微区的铝、铁和硅元素的分布,其清晰显示了壳体表面的富铝铁氧化物薄膜

首先,硅藻蛋白石不应被视作纯相无定形氧化硅矿物,其实际上是具有“核-壳(氧化硅的‘核’和富铝铁的薄‘壳’)”结构的氧化硅矿物。该结构特点有效解释了硅藻蛋白石的一些特殊表面性质。而该研究进一步指出,硅藻蛋白石的表面薄膜对其固体酸性等性质可能也具有重要贡献,在硅藻土的相关应用(例如用作载体)中必须充分考虑到该特殊性质。在硅藻土矿的选矿技术领域,振荡擦洗结合沉降分选技术,曾被寄望于去除硅藻土中的微细粒杂质以获得高纯硅藻质多孔氧化硅,但并未成功。上述关于硅藻壳体表面薄膜的发现则提示——振荡擦洗和沉降分选等方法很难去除与硅藻壳体体相紧密结合的薄膜,这为研发硅藻土精细提纯技术提供了参考。

来源: 极速5分快三科学院


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