锂离子电池正极材料LiFePO_4研究进展

LiFePO4作为一种新型的锂离子电池正极材料,安全性好,价格低廉,环境友好,循环性能稳定。结合本实验室的研究工作,从合成方法,表征手段,循环性能和电导率等方面综述了近年来LiFePO4的发展概况,并提出了LiFePO4进一步可能的发展趋势。

富钾岩石静态水热法制取钾-硅复合肥的初步实验研究

通过静态水热法利用富钾岩石制取了钾-硅复合肥。同国内大多数研究小组单独从富钾岩石中提取钾需要分离等繁琐手段不同,我们采取了一种只需把反应物加热到一定温度,然后保温一定的时间后即可实现高提取率的方法,无须单独提取钾;水热合成的产物中不仅仅含钾和硅,而且也含有钙、镁、铁等元素。采用正交实验确定了不同温度区间内和同一温度条件下的最优化条件;通过正交结果分析表明,影响富钾岩石中钾和硅的溶出率最主要的因素是温度,其次是时间,石灰富钾岩石比以及水固比的影响相对较小。

水热法从钾长石中提取钾、硅、铝的实验研究

通过水热化学反应将钾长石中的钾、硅和铝转变为可溶性组份,具有十分重要的应用价值。本文用单因素实验考察了不同水热反应实验条件对钾长石中钾、硅、铝溶出率的影响,并根据溶出率结果优化了反应条件。单因素实验结果表明:(1)在190℃条件下,随生石灰加入量的逐渐增加,产物中各元素的溶出率有一个先增加后减少的趋势。(2)在相同的生石灰、钾长石比例下,当反应16 h后,产物中各元素的溶出率随反应时间的延长趋于平缓。(3)随反应温度的逐渐增加,产物中各元素的溶出率逐渐增加。

复合物LiFePO_4/CaB_6的结构与性能研究

采用固相法合成了纯的LiFePO4,并通过两种不同的方法合成了不同CaB6含量的复合物LiFePO4/CaB6.对这些产物进行了粒度、形貌、电导率、振实密度、X射线衍射和充放电性能的研究.实验结果表明,CaB6的掺入虽然没有明显地提高产物的比容量,但却显著地增加了产物的振实密度和电导率.第二种方法合成的产物性能更好,其电导率提高了5个数量级,振实密度提高了65%.

初论高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统:以阿尔金中段地区为例

花岗岩-伟晶岩型锂铍矿床是锂铍矿床的重要类型。关于锂铍金属在源区花岗质岩浆形成过程的富集机制,岩石学家和矿床学家多强调锂铍花岗岩-伟晶岩的母花岗岩(淡色花岗岩)源于变沉积岩的白云母熔融,但实验岩石学显示白云母熔融其熔体量小(<10vol%)、熔体从岩石中提取锂铍的效率低。这意味着白云母熔融形成花岗质岩浆过程锂铍金属富集机制可能不是花岗质岩浆获取锂铍的主要机制。基于黑云母熔融可以获得大体积熔体(可达50vol%)的实验结果,指出变杂砂岩(黑云母片麻岩)与含黑云母的英云闪长质片麻岩部分熔融形成的黑云母花岗质高温岩浆(>800℃)其结晶形成黑云母花岗岩并可分异演化为淡色花岗岩与锂铍花岗岩-伟晶岩、并构成高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统,是花岗岩-伟晶岩型锂铍矿床形成的重要成矿系统,其特征与形成机制值得进一步研究。黑云母脱水熔融过程残留相没有富含锂铍矿物的形成,新形成的花岗质岩浆可以高效地从源岩中获取锂铍金属,是一种新的锂铍富集机制。研究团队于2018年率先进入阿尔金中段无人区开展稀有金属成矿作用的地质调查与考察。经过两年的野外地质调查,新发现2个中-大型花岗伟晶岩型锂铍矿(吐格曼铍锂矿与吐格曼北锂铍矿)和塔什萨依金绿宝石矿,发现大量的黑云母花岗岩、二云母花岗岩与伟晶岩,指出这些淡色花岗岩与伟晶岩成因于黑云母花岗岩的分异演化并构成高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统,初步构建花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统的3种组构类型,初步揭示吐格曼铍锂矿与吐格曼北锂铍矿形成于468~460Ma,为加里东期锂铍伟晶岩区。阿尔金中段高温花岗岩-伟晶岩系统成矿特征显示:1)高温黑云母花岗质岩浆可以通过连续的分异结晶形成从下往上依次分带、垂向叠置的系统(组构A),即从黑云母花岗岩到二云母花岗岩、白云母花岗岩与钠长花岗岩、及从近岩体的电气石带到依次远离岩体的绿柱石带、锂辉石带和锂云母带。组构A锂铍伟晶岩的分带与传统的淡色花岗岩-伟晶岩系统中锂铍伟晶岩的分带相似。2)在剪切构造背景下,花岗岩的分异结晶形成从外到里依次为糜棱岩化黑云母花岗岩、二云母花岗岩与白云母花岗岩的环状岩体,而金绿宝石钠长花岗岩从环状岩体中穿出、并向外演化为金绿宝石伟晶岩、绿柱石伟晶岩和锂辉石伟晶岩,金绿宝石钠长花岗岩与金绿宝石伟晶岩的发育是此组构(组构B)的显著特征。3)在强挤压与剪切构造背景下,黑云母花岗岩呈片麻状,伴生的伟晶岩为二云母花岗质伟晶岩、顺围岩片麻理发育、无锂铍矿化。这些特征给我们一些重要启示:即构造动力作用影响与控制岩浆的结晶分异方式,金绿宝石可形成于高温花岗岩-伟晶岩锂铍成矿系统,形成于岩浆分异与演化低程度阶段的低分异花岗伟晶岩不成矿。

Cu^2＋掺杂LiFePO4的制备及其电化学性能

应用固相反应法合成LiFePO4及掺杂Cu2+的LiFePO4,以XRD、XPS表征样品的结构及Fe存在的价态.发现掺杂少量的Cu2+未能改变LiFePO4材料的结构特征以及Fe2+的化学状态,但是Cu2+的掺杂使得LiFePO4材料的晶胞体积变小.充放电测试结果表明少量Cu2+的掺杂能显著地提高LiFePO4材料的大倍率输出能力,LiCu0.02Fe0.98PO4,其1C放电容量可达130 mAh/g以上,较掺杂前提高了20%左右.

论土壤修复改良的矿物技术——矿物岩石地球化学一个新的应用研究方向

中国土壤正在快速退化,导致土壤的农业生产能力和生态环境缓冲调控能力快速下降,因此亟需开展土壤修复和改良。土壤是岩石圈表层与大气圈、水圈、生物圈、人类圈长期相互作用的产物,是由地表岩石经过长期的风化成土作用过程转化而来的。植物的矿物质营养学说认为,土壤中的矿物质是一切绿色植物唯一的养料。因此,矿物技术是土壤修复与改良最重要的核心。在多年研究工作的基础上,本文将地质学、矿物学、岩石学、地球化学与土壤学、土壤生态学、植物营养学、植物栽培学等学科相结合,提出了土壤修复改良的矿物技术这一概念,并认为这是矿物岩石地球化学一个重要的、新的应用研究方向。并针对土壤修复改良提出了三大矿物技术支撑:1钾硅钙多元素微孔矿物肥料技术——着重修复土壤的农业生产能力;2重建土壤缓冲体系的黏土矿物技术——着重修复土壤的生态环境缓冲调控能力;3固土治沙的矿物胶凝技术——主要修复土层流失导致的沙漠化、荒漠化。

钾长石在碱性条件下的蚀变机制及其蚀变产物托贝莫来石的纳米结构研究

钾长石在碱性流体蚀变过程中会形成层状铝硅酸盐等矿物,前人对其反应机制和反应产物进行了研究,但缺乏微观尺度尤其是纳米尺度的探讨。因此,作者对钾长石在极端碱性条件下(190℃,24h,初始p H=12.4)的蚀变机制及其蚀变产物层状硅酸盐托贝莫来石的显微结构开展了纳米尺度的研究。X射线粉末衍射、扫描电子显微镜、能量色散光谱等观测结果显示,钾长石在碱性条件下水热蚀变所得到的产物主要为托贝莫来石、水钙铝榴石和方解石。高分辨率的透射电镜结果表明,在钾长石与次生矿物相的界面形成了纳米级的多孔非晶质层,且在空间上表现出结构的不连续性。界面溶解-再沉淀(CIDR)机制很好地解释了钾长石与次生矿物相界面的空间不连续性和非晶质层的形成。对蚀变产物中纤维状的托贝莫来石晶体进行显微结构表征,结果表明托贝莫来石的孔隙直径为0~160nm,平均孔径约为40nm;其构成的纳米孔隙和通道有利于增加周围流体中离子和气体的溶解度,并可能会影响局部化学平衡。这为层状铝硅酸盐作为自然界以及工业吸附材料和催化剂的更广泛应用提供了重要依据。

中微量元素与植物营养和人体健康的关系

植物体中已发现的化学元素有70多种,除碳、氢、氧和氮、磷、钾之外,其余被统称为中微量元素。所有的中微量元素都是来自土壤矿物质,归根结底都是来自成土的母岩,因此又经常被称作矿物质元素。随着化学农业的发展和数十年持续高产,致使土壤中的矿物质营养元素消耗殆尽,中微量元素可能是今后提高作物产量和品质的关键因子。中微量元素肥料可划分为水溶性和枸溶性两大类,各有特色,各有优缺点。植物、动物、人类都需要矿物质微量元素,但必须是适当的数量和适当的比例,如果超过或低于其适量范围,则可能产生其特有的负面效果。

钾硅钙多元素微孔矿物肥——土壤-肥料一体化矿物技术

我国农业长年高产,掠夺性地消耗了土壤中的中微量元素矿物质养分,不仅破坏我国农业系统的可持续性、降低耕地支撑高产的能力,而且使植物病变增多、农产品品质下降、氮肥利用率下降,加剧农业立体污染,这一现状亟待缓解。

有机-无机复合培肥,全方位夯实粮食安全根基

今年,党的二十大报告中再次强调“坚持农业农村优先发展”,要求“全方位夯实粮食安全根基”。什么是农业的根基?粮食安全是国家安全的重要基础,耕地是粮食生产的命根子,而健康的耕地土壤是粮食产量和品质安全的基础,不断改良培肥耕地土壤是“耕地质量保护与提升”的重要内容之一。目前我国提升土壤质量的技术措施以有机培肥为主(包括施用有机肥、秸秆还田、绿肥种植等),成效十分显著。

金绿宝石矿床类型与成因机制

金绿宝石作为一种铍矿物,不仅能用于高新科技、军事、医疗等领域,也是一种珍贵的宝石。自十八世纪被发现以来,金绿宝石成因和矿床特征被广泛地关注与研究。本文梳理与归纳了金绿宝石矿物学特征、矿床类型与分布,并给出新的矿床划分方案;总结了金绿宝石矿床的形成机制和影响因素等方面研究进展及科学问题。金绿宝石矿床按照成因可分为四个大类,即熔体结晶类、变质成因类、交代成因类和风化成因类;而根据赋存岩石,可将金绿宝石矿床进一步划分为六种亚型,分别是花岗岩-伟晶岩型、变质伟晶岩型、蛇纹岩型、云母岩型、条纹岩型和砂矿型。金绿宝石可在高温的高分异花岗岩岩浆中直接结晶形成,主要与石英、长石、白云母、绿柱石等共生,也可见锌尖晶石、夕线石和红柱石;在高级变质条件下金绿宝石由绿柱石分解得到,在变质伟晶岩型中金绿宝石与长石和石英共生,而在蛇纹岩型中金绿宝石与硅铍石共生;由远端交代作用控制形成的条纹岩型金绿宝石常与萤石、硅铍石和塔菲石共生,而由近端交代作用控制形成的云母型金绿宝石则与金云母、绿柱石和硅铍石共生。金绿宝石矿床仍存在很多有待解决与深入探讨的科学问题:金绿宝石形成的温压范围比较大,可能存在不同晶体相;针对花岗岩-伟晶岩型和条纹岩型金绿宝石矿床研究不充分,金绿宝石矿床精细成矿模型仍不完善;构造运动和交代作用对云母岩型金绿宝石形成的控制未能讨论清楚;挥发分及助溶组分对金绿宝石形成所起的具体作用有待进一步探究。

阿尔金中段吐格曼北花岗伟晶岩型锂铍矿床多阶段岩浆-成矿作用

花岗伟晶岩型稀有金属矿床多阶段成岩成矿是近年来伟晶岩型矿床成因研究的热点与前沿问题。吐格曼北花岗伟晶岩型锂铍矿床是阿尔金中段地区近年来新发现的稀有金属矿床,一些伟晶岩脉发育并保存复杂的分带及多期多阶段的成岩成矿现象。本文在介绍吐格曼北锂铍伟晶岩中多期多阶段成岩成矿现象的基础上,选择ρ31伟晶岩脉中包含锡石与锂辉石角砾的白云母钠长花岗岩(20AE43-3)、ρ87伟晶岩脉深部的细晶花岗岩(ZK8702-79.3)与TC87探槽中发育含铌钽铁矿细晶花岗岩(20TC8701-1-1)及其中的含铌钽铁矿-白云母伟晶岩(20TC8701-1-2)开展锆石与铌钽铁矿的LA-ICP-MS测年研究。结果显示:1)ρ31伟晶岩脉中含锡石与锂辉石角砾的白云母钠长花岗岩锆石U-Pb年龄为436.0±1.1Ma;2)ρ87伟晶岩脉深部的细晶花岗岩锆石U-Pb年龄为415.4±1.5Ma;3)ρ87伟晶岩脉TC87探槽中含铌钽铁矿细晶花岗岩及其中铌钽铁矿-白云母伟晶岩的铌钽铁矿U-Pb年龄分别为434.6±2.8Ma与414.7±3.0Ma。综合前人发表的测试分析结果,本文指出吐格曼北锂铍矿区存在三期成岩成矿作用:468~454Ma、436~434.6Ma与415.4~414.7Ma。结合区域构造演化与花岗岩发育特征,我们认为吐格曼北锂铍矿区发育的三期锂铍花岗岩-伟晶岩成岩成矿作用分别形成于阿中地块与阿南地块的后碰撞伸展阶段、阿中地块与阿北地块的碰撞阶段以及阿尔金地块与东昆仑地块的后碰撞伸展阶段。

历史学科核心素养的唯物史观与历史解释交互作用——以《国家出路的探索与列强侵略的加剧》课堂教学为例

在历史学科核心素养中,唯物史观和历史解释是交互作用的,其主要表现为:唯物史观指导和统摄历史解释;历史解释能最大限度地反映和见证唯物史观在核心素养中的地位;唯物史观和历史解释共同铸就和维护着"自圆其说"之功效和意义。本文以《国家出路的探索与列强侵略的加剧》一课的课堂教学片段为例,对它们的交互作用展开论述。

试谈“时间轴教学法”在高三历史复习中的运用

在高三历史复习中，“时间轴教学法”是一种值得运用的不错的教学法，而“学习认知观”正可作为其理论依据，如果能恰当合理地运用“时间轴教学法”，就能发挥促进高三历史复习的多方面功能。试着从教师在高三历史复习教学中的运用和学生在高三历史自主复习中的运用这两方面案例来加以阐述。

钾硅钙矿物肥在柑橘上的应用

日益严重的土壤退化成为人类共同面临的一大危机。尤其是果园的土壤,普遍酸化、板结、营养元素失衡、耕性结构恶化、有害病菌滋生、重茬障碍严重。因此,土壤的调理和改良修复是柑橘产业健康发展的基础。什么是钾硅钙多元素微孔矿物肥料？土壤的修复改良需要多方面的技术,包括微生物技术、有机质技术等,但矿物技术是土壤修复与改良的核心。从土壤肥力和植物营养的角度看,

碰撞反应池MC-ICP-MS(Nu Sapphire)高精度钾同位素分析

使用碰撞反应池多接收电感耦合等离子体质谱仪(CC-MC-ICP-MS,Nu Sapphire)对钾同位素开展高精度分析.研究中所分析的标准物质(包括岩石标样和海水标样)的测试结果与前人分析结果吻合,并通过对国际标样BCR-2开展长达6个月的分析获得实验室精度为0.04‰(2SD).此外,进一步评估了可能导致钾同位素分馏的因素,其中包括样品和标样钾上机溶液浓度、酸度的不匹配以及未被完全分离的残留基体元素的影响.目前所采用的钾同位素分离纯化流程,由于粉末样品中基体元素含量的增加会导致AGW50-X8(200-400目)树脂对钾的吸附容量降低,因此建议上柱溶液的钾含量小于150μg.为进一步评估钾同位素作为记录海水组成变化的潜在应用,研究选用了国际海水标样(IAPSO)、锰结核标样(NOD-P-1)以及两个铁建造标样(FeR-2和FeR-4)开展钾同位素分析.IAPSO的δ^(41)K值与前人报道的其他海水样本值一致,进一步证实了现代全球海洋钾同位素分布是均一的;锰结核(NOD-P-1:-0.121±0.013‰)和铁建造标样(FeR-2:-0.538±0.009‰;FeR-4:-0.401±0.008‰)的钾同位素组成有望为揭示矿床成因及示踪古海水组成变化提供证据.研究提供的高精度钾同位素分析可应用于多个地质领域,如大陆风化、热液循环以及洋壳蚀变等.

阿尔金锂铍花岗岩-伟晶岩成矿规律与资源潜力

阿尔金是原特提斯构造带,曾是锂铍金属成矿研究与找矿的空白区。通过科学分析,研究团队认为阿尔金锂铍研究空白区有找锂铍金属矿床的潜力,并于2018年率先进入阿尔金山无人区开展锂铍成矿作用的调查与研究、并发现多个花岗伟晶岩型锂铍矿床。本文对阿尔金中段地区花岗伟晶岩型锂铍矿床的成矿规律进行了梳理与总结,结果显示:(1)锂铍等稀有金属花岗伟晶岩类型多样,不同类型伟晶岩脉空间上分带,部分伟晶岩脉内部发育丰富的分带结构;(2)锂铍等稀有金属伟晶岩为花岗岩演化的产物,区域上发育有从黑云母花岗岩到二云母花岗岩、白云母花岗岩、钠长花岗岩及电气石伟晶岩、绿柱石伟晶岩、锡石伟晶岩、锂辉石伟晶岩、锂云母伟晶岩与铯沸石伟晶岩的分带结构;(3)花岗岩-伟晶岩成因于变泥砂岩在麻粒岩相变质过程中的黑云母脱水熔融形成的花岗岩浆的结晶分异,是区域构造演化的产物。吐格曼地区的锂铍矿床形成于阿南陆块与阿中陆块的拼贴-碰撞,而位于塔特布拉克花岗岩基两侧的瓦石峡南与塔木切锂铍矿集区的锂铍花岗伟晶岩则形成于三个微陆块的最终碰撞阶段。阿尔金中段地区早古生代花岗岩-伟晶岩发育,成矿条件优越,成矿潜力大,有望成为我国大型锂资源基地。