晶面依赖光诱导草酸还原溶解赤铁矿过程及机理研究

发布时间：2025-04-15 00:23

　　光诱导草酸还原溶解赤铁矿释放Fe（II）是自然界中生物可利用铁的主要来源,显著影响环境中污染物的迁移转化以及元素生物地球化学循环。光诱导草酸还原溶解赤铁矿显著受赤铁矿晶面的影响,但目前的研究未能从分子层面揭示该还原溶解过程的晶面依赖机理。本文利用合成的暴露晶面为（001）、（012）以及（104）晶面的三种赤铁矿,探究了晶面方向对光诱导草酸还原溶解赤铁矿的影响及其微观作用机理,为深入认识晶面依赖赤铁矿还原溶解涉及的铁元素生物地球化学循环提供了理论依据。得出主要结论如下。得出主要结论如下:（1）制备了三种形貌规则、大小均一且暴露不同晶面的赤铁矿。其中正六边形片状结构赤铁矿（Hematite nanoplates,HNPs）的边长约为108 nm,厚度约为11.5 nm,主暴露晶面为（001）面,比表面积为22.1 m² g^–1。伪立方体形结构赤铁矿（Hematite nanocubes,HNCs）的长、宽和高均约为28 nm,暴露晶面为（012）面,比表面积为25.4 m² g^–1。菱形六面体结构赤铁矿...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 铁氧化物的还原溶解
    1.2 光诱导草酸还原溶解铁氧化物的研究现状
        1.2.1 “诱导期”铁氧化物还原溶解的反应过程
        1.2.2 “自催化期”铁氧化物还原溶解的反应过程
    1.3 晶面依赖赤铁矿还原溶解的研究进展
        1.3.1 赤铁矿晶面方向差异性的环境意义
        1.3.2 晶面方向对赤铁矿还原溶解的影响
    1.4 本文的主要研究内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线
2 不同暴露晶面赤铁矿制备和表征
    2.1 实验试剂与仪器
    2.2 赤铁矿制备及表征方法
        2.2.1 赤铁矿制备
        2.2.2 赤铁矿表征
    2.3 赤铁矿的物相特征
        2.3.1 晶体结构
        2.3.2 表面形貌
        2.3.3 暴露晶面
        2.3.4 元素价态
        2.3.5 比表面积
    2.4 本章小结
3 光诱导草酸还原溶解赤铁矿的过程及晶面依赖机理研究
    3.1 实验试剂与仪器
    3.2 实验与分析方法
        3.2.1 光诱导草酸还原溶解赤铁矿
        3.2.2 草酸在赤铁矿上的吸附
        3.2.3 草酸在赤铁矿上的吸附构型表征
        3.2.4 DFT模拟计算
    3.3 光诱导草酸还原溶解赤铁矿的过程及晶面依赖机理
        3.3.1 不同晶面赤铁矿在不同pH条件下的还原溶解特征
        3.3.2 不同晶面赤铁矿的还原溶解反应过程
        3.3.3 光诱导草酸还原溶解赤铁矿的晶面依赖机理
    3.4 本章小结
4 亚铁催化光诱导草酸还原溶解赤铁矿的过程及晶面依赖机理研究
    4.1 实验试剂与仪器
    4.2 实验与分析方法
        4.2.1 亚铁催化光诱导草酸还原溶解赤铁矿
        4.2.2 亚铁催化草酸促进不同晶面赤铁矿配体溶解
        4.2.3 亚铁在不同晶面赤铁矿上的吸附
        4.2.4 不同晶面赤铁矿氧化还原电位分析
    4.3 亚铁催化光诱导草酸还原溶解赤铁矿的过程及晶面依赖机理
        4.3.1 亚铁对不同晶面赤铁矿还原溶解的催化作用
        4.3.2 亚铁催化不同晶面赤铁矿的还原溶解反应过程
        4.3.3 亚铁催化赤铁矿还原溶解的晶面依赖机理
    4.4 本章小结
5 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表论文、获得专利和奖励



本文编号：4039779