碳纳米管对水铁矿相转化的影响与机制

摘要

表面性质活泼的纳米材料在使用及处理过程中会进入土壤及水体环境，进而影响近地表环境中的矿物成分及其物理化学性质和相对含量。然而，纳米材料对土壤或者水中矿物相转变的机制及转化过程仍不清楚。本研究以典型的纳米材料-碳纳米管(CNT)为代表，通过X射线衍射、扫描电镜、Zeta电位、傅里叶变换红外光谱及草酸铵提取实验等手段，探究其对土壤中广泛分布的天然矿物水铁矿(Fh)相转变的影响。结果表明Fh的转化产物主要为赤铁矿，带有异号电荷的CNT和Fh通过静电引力作用及形成Fe—O—C键结合，该作用抑制Fh的转化过程，但不改变产物类型。另外，添加CNT使产物中赤铁矿的平均粒径减小。本研究为了解土壤中矿物相转变机制，进而探究人造物质对土壤影响机理提供实例。

关键词

水铁矿 / 碳纳米管 / 矿物转化 / 赤铁矿

基金资助

山西省基础研究计划青年项目(202303021212162); 山西省高等学校科技创新项目(2022L261)