无氧条件下黄铁矿表面的羟基化与自氧化

过去20年里,无氧条件下黄铁矿–水界面产生活性氧是黄铁矿表面反应性的重要发现之一。这一反应不仅对现代环境有重要影响,而且在早期地球环境演化中也扮演着重要角色。无氧条件下黄铁矿–水界面产生的活性氧具有极强的氧化性,理论上有氧化黄铁矿自身的能力。然而,无氧条件下黄铁矿–水界面产生的活性氧对其自身是否有氧化作用(即黄铁矿自氧化)及其反应机制还不得而知。本研究采用原位漫反射红外傅里叶变换光谱(in-situDRIFTS)和准原位X射线光电子能谱(quasi-in-situXPS)结合密度泛函理论(DFT)计算,探究了无氧条件下黄铁矿–水界面的自氧化初始反应过程。结果表明:(1)无氧条件下黄铁矿–水界面会发生自氧化反应,生成高价态的硫物种和铁氧化物;(2)黄铁矿–水界面的自氧化反应伴随着羟基的生成和消耗;(3)黄铁矿–水界面的羟基源于水分子在黄铁矿表面缺陷位点的解离作用,可为活性氧的产生提供物源。这些发现不仅揭示了黄铁矿–水界面的羟基化和自氧化过程,还为深入理解黄铁矿–水界面反应在早期地球环境演化中的重要作用提供了认知基础。

铁改性斜发沸石的制备及吸附Sb(Ⅲ)效果研究

用不同浓度的Fe Cl3·6H2O溶液对斜发沸石进行改性,制得铁改性斜发沸石(IMC),采用XRD、FTIR对改性前后的斜发沸石进行表征,消解后用原子吸收光谱仪对IMC表面负载铁量进行测定。以K(Sb O)C4H4O6·1/2H2O为Sb(Ⅲ)锑源、IMC为吸附剂,研究IMC对Sb(Ⅲ)的吸附去除效果。探讨了IMC载铁量、吸附时间、Sb(Ⅲ)初始质量浓度与吸附量的关系。结果表明:IMC对Sb(Ⅲ)的最大吸附量为天然斜发沸石的4倍以上;IMC对Sb(Ⅲ)的吸附量随载铁量的增加而增大;IMC50吸附Sb(Ⅲ)所需平衡时间约12 h;Elovich模型能较好反映吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量可达19.25 mg/g;IMC50吸附处理Sb(Ⅲ)后3 333 cm-1处羟基宽化特征峰、695 cm-1和642 cm-1处的Fe OOH特征峰强度明显降低,Sb(Ⅲ)与羟基氧化铁之间发生了化学作用。