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山脉隆升驱动硅酸盐风化机制研究进展

高校地质学报 2024年第3期30卷 336-344页

作者：李石磊陈旸陈骏表生地球化学教育部重点实验室南京大学地球科学与工程学院南京210023 关键地球物质循环前沿科学中心南京大学南京210023

山脉隆升与气候变化的关系是近几十年来的研究热点。自20世纪80年代著名的“构造抬升驱动气候变冷”假说在提出以来,山脉隆升通过硅酸盐风化驱动百万年尺度气候变化的观点已深入人心。尽管许多大陆风化记录已经建立,但它们往往存在多解... 详细信息

山脉隆升与气候变化的关系是近几十年来的研究热点。自20世纪80年代著名的“构造抬升驱动气候变冷”假说在提出以来,山脉隆升通过硅酸盐风化驱动百万年尺度气候变化的观点已深入人心。尽管许多大陆风化记录已经建立,但它们往往存在多解性,难以直接验证该假说。这激发了大量从现代过程角度验证该假说的研究,但部分研究发现山地流域的风化不受物理剥蚀过程控制,因此不太可能响应构造活动而发生变化,与“构造抬升驱动气候变冷”假说的核心观点相矛盾。文章综述了山脉隆升驱动硅酸盐风化机制研究的相关进展并分析了这一矛盾产生的原因,探讨了异地风化作为解决该矛盾的新风化机制的可能性,并初步展望了异地风化研究领域的机遇和挑战。

关键词：地质碳循环大陆硅酸盐风化山脉隆升平原异地风化地表过程

智能二维光子晶体水凝胶精准检测Hg^(2+)

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化学学报 2024年第1期82卷 9-15页

作者：史雨晴储名珠韩波马豪杰李然侯雪艳张玉琦王记江延安大学化学与化工学院、陕西省化学反应工程重点实验室、延安市新能源新功能材料重点实验室陕西延安716000

结合二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,开发了一种智能二维光子晶体水凝胶,用于精准检测Hg^(2+).采用“三明治”法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列嵌入的聚(丙烯酰胺-烯丙基硫脲)水凝胶.水凝胶链上功能基团的N、O、... 详细信息

结合二维光子晶体的德拜衍射效应和水凝胶的体积相转变特性,开发了一种智能二维光子晶体水凝胶,用于精准检测Hg^(2+).采用“三明治”法制备了聚苯乙烯二维光子晶体阵列嵌入的聚(丙烯酰胺-烯丙基硫脲)水凝胶.水凝胶链上功能基团的N、O、S等原子与Hg^(2+)选择性配位,缩短了水凝胶链之间的距离,增加了水凝胶的交联密度,使其收缩,导致二维光子晶体的聚苯乙烯微球间距缩小,德拜衍射环直径变大.通过监测二维光子晶体水凝胶响应前后的德拜衍射环直径,获知微球间距变化,实现了高灵敏、高选择性、快速、可逆检测Hg^(2+).线性检测范围为10~100nmol/L和25~200μmol/L,最低检测限3.32nmol/L.所制智能二维光子晶体水凝胶已成功应用于化妆品及水样中Hg^(2+)的检测.该方法测试简单,只需激光笔和刻度尺,无需精密的仪器设备,可实现便携式检测,为金属离子检测提供了新思路.

关键词：二维光子晶体德拜衍射效应智能水凝胶体积相转变汞离子

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海洋锂循环及其对表层碳循环的指示

高校地质学报 2024年第3期30卷 269-287页

作者：曹程国际同位素效应研究中心南京大学南京210023 表生地球化学教育部重点实验室地球科学与工程学院南京大学南京210023

以地球系统科学的视角研究大气二氧化碳含量对地球宜居性的扰动是当今最为前沿的地球科学问题之一。大气二氧化碳浓度受控于火山、地幔排气、大陆风化和反风化等过程。大陆风化和高温热液作用是海洋锂的主要来源,而反风化作用则是海洋... 详细信息

以地球系统科学的视角研究大气二氧化碳含量对地球宜居性的扰动是当今最为前沿的地球科学问题之一。大气二氧化碳浓度受控于火山、地幔排气、大陆风化和反风化等过程。大陆风化和高温热液作用是海洋锂的主要来源,而反风化作用则是海洋锂储库的汇。风化过程、热液蚀变和反风化过程中,锂同位素发生不同程度的分馏,而这些源和汇过程中的锂通量及其同位素的分馏共同控制了海水的锂同位素组成。因此,海水锂同位素组成可用于地表环境深时碳循环的示踪。近年来,通过海洋碳酸盐岩的锂同位素、87Sr/86Sr比值及碳同位素等指标的联用,来示踪新生代和前寒武纪等关键地质时期的构造—气候—风化共同影响的碳循环过程是研究热点。文章梳理了现代海洋锂元素循环的源汇过程,重新限定大陆风化和高温热液输入海洋的锂同位素组成。并在此基础上,分析了目前海水锂同位素质量平衡模型中的不确定性,探讨了海水锂同位素记录在示踪深时碳循环方面的应用和局限性,为锂元素及其同位素指标的应用和全球锂循环研究的深入提供参考。

关键词：锂同位素碳循环大陆风化反风化热液蚀变

等级孔结构协同Fe改性提升ZSM-5分子筛催化苯甲醇烷基化性能

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高等学校化学学报 2024年第5期45卷 28-37页

作者：宋宇航刘湛吕佳敏余申李小云孙明慧陈丽华苏宝连武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 武汉理工大学硅酸盐建筑材料国家重点实验室武汉430070 那慕尔大学无机材料化学实验室那慕尔B-5000比利时

针对ZSM-5分子筛微孔扩散限制和催化活性位单一的问题,使用有序大孔-介孔碳模板为硬模板并结合原位引入金属策略,一步晶化合成了具有高结晶度、高比表面积的有序贯通大孔-介孔-微孔等级结构的Fe/ZSM-5分子筛单晶.通过X射线衍射(XRD)、紫... 详细信息

针对ZSM-5分子筛微孔扩散限制和催化活性位单一的问题,使用有序大孔-介孔碳模板为硬模板并结合原位引入金属策略,一步晶化合成了具有高结晶度、高比表面积的有序贯通大孔-介孔-微孔等级结构的Fe/ZSM-5分子筛单晶.通过X射线衍射(XRD)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、H_(2)程序升温还原实验(H2-TPR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对催化剂中活性Fe的存在形式进行了表征.结果表明,该材料中位于离子交换位及铁氧八面体(六配位)的孤立Fe(III)是主要的氧化还原活性中心,当Fe负载量(质量分数)为1%时,苯甲醇转化率最高为59.3%,产物选择性为83.2%,最终收率达到49.3%,在循环使用5次后仍保持高催化活性.

关键词： ZSM-5分子筛等级结构过渡金属铁芳烃烷基化

锂的圈层循环与资源富集过程:从高原盐湖到造山带伟晶岩

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岩石学报 2024年第2期40卷 591-604页

作者：陈晨闫庆贺章荣清李庆宽姜禾禾刘海洋秦占杰张西营孙卫东中国科学院海洋研究所深海研究中心青岛266071 中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 云南大学地球科学学院昆明650500 南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室南京210023 中国科学院青海盐湖研究所青海省盐湖地质与环境重点实验室西宁810008 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

盐湖卤水型锂矿与富锂伟晶岩是目前最为主要的可利用锂资源,前者是经地表风化/高温水岩淋滤形成的水体通过蒸发作用浓缩而成的卤水,而后者被认为是陆表风化沉积物熔融产物经高演化形成的富锂硬岩。大陆地壳是此类表生物质循环最根本的物... 详细信息

盐湖卤水型锂矿与富锂伟晶岩是目前最为主要的可利用锂资源,前者是经地表风化/高温水岩淋滤形成的水体通过蒸发作用浓缩而成的卤水,而后者被认为是陆表风化沉积物熔融产物经高演化形成的富锂硬岩。大陆地壳是此类表生物质循环最根本的物源,因而探究富锂地壳的形成及其表生风化剥蚀对于理解盐湖与伟晶岩锂成矿至关重要。本文将从元素循环视角切入,结合内生高温-外生低温过程中锂的元素地球化学行为,梳理锂在俯冲带各圈层的循环过程,探讨富锂地壳的形成机制及其对高原盐湖与造山带伟晶岩锂资源发育的影响。研究发现:(1)俯冲板片对弧岩浆锂的物质贡献有限;(2)厚地壳环境下的弧岩浆具有更高的锂含量;(3)造山带富锂弧岩石的循环应是盐湖与伟晶岩锂成矿的重要控制因素。

关键词：锂循环盐湖 LCT伟晶岩造山地壳加厚大陆风化

初级生产力主导了辽河水系颗粒态有机碳的来源

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海洋地质与第四纪地质 2024年第5期44卷 107-118页

作者：陈崇昊吕纪轩王诗珉何炽鹏汪亚平高建华南京大学地理与海洋科学学院海岸与海岛开发教育部重点实验室南京210023

作为关键陆源物质,河流颗粒态有机碳(POC)的来源、输运及入海通量是当前关注的热点问题。然而,受水库等人类活动影响,河流颗粒碳的组分正在发生变化,这势必给陆地和海洋间碳的源汇过程和生物地球化学循环机制带来深刻影响。围绕上述问题... 详细信息

作为关键陆源物质,河流颗粒态有机碳(POC)的来源、输运及入海通量是当前关注的热点问题。然而,受水库等人类活动影响,河流颗粒碳的组分正在发生变化,这势必给陆地和海洋间碳的源汇过程和生物地球化学循环机制带来深刻影响。围绕上述问题,以辽河水系为研究区,于2023年7月沿河采集14个样品,将生物地球化学指标分析与最新的基因检测技术相结合,分析了POC含量和来源在流域内的变化规律,探讨了初级生产力主导辽河水系POC来源的可能机制,对比和总结了中国典型河流POC来源改变的共同趋势。研究结果显示,初级生产力是当前辽河水系POC的最主要来源,其中共球藻纲和蓝藻门生物是最主要贡献者;动物可能也是POC的重要来源,未来在分析POC来源时需加以重视;水库拦蓄效应可改变河流浮游生物的组成,进而对河流POC的来源产生重要影响;长江、黄河、珠江以及台湾岛和海南岛的诸多河流POC的浮游生物来源比例也在显著增加。上述趋势性变化,可能导致POC在流域-河口-陆架间的源汇格局发生剧烈变化,需要持续关注。

关键词：河流颗粒态有机碳水库初级生产力辽河

伟晶岩结晶动力学和热力学及稀有金属超常富集成矿机制

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地质学报 2024年第5期98卷 1489-1506页

作者：左达昇杨可魏海珍王勤蒋少涌林和丰环淳许志琴南京大学地球科学与工程学院内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室江苏南京210023 南京大学地球科学与工程学院大陆动力学研究院江苏南京210023 中国地质大学(武汉)紧缺战略矿产资源协同创新中心地质过程与矿产资源国家重点实验室资源学院湖北武汉430074

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及... 详细信息

本文综述了伟晶岩结晶动力学、热力学和伟晶岩熔体稀有金属元素实现超常富集成矿的机制。结晶动力学涉及成核动力学和晶体生长动力学两个方面。低成核速率和高晶体生长速率是伟晶岩结晶动力学的重要特征,在结晶过程受到水、助溶剂以及过冷条件三个因素共同制约。伟晶岩熔体的相态(超临界态)可能在伟晶岩形成和稀有金属元素超常富集中扮演重要角色。花岗伟晶岩稀有金属超常富集程度受到岩浆源区成分、岩浆结晶分异过程与熔体化学成分等因素的控制。花岗质岩浆高度分异结晶或者变质沉积岩部分熔融直接形成的成矿伟晶岩熔体均需要源岩中稀有金属元素预富集。深熔作用产生的低程度、小体积的伟晶岩熔体具有更高的稀有金属元素成矿潜力。在岩浆分异演化过程中,稀有金属元素的超常富集主要通过超临界熔体/流体、岩浆熔体作用、过冷作用实现。超临界熔体/流体发生熔体-流体不混溶作用使稀有金属元素在熔体相和流体相间再分配和富集;岩浆熔离作用使稀有金属元素选择性分配到富挥发分的熔体中,导致稀有金属元素再次富集;过冷作用降低稀有金属矿物结晶的饱和浓度,促进稀有金属矿物结晶。熔体的化学成分(如挥发分)直接影响熔体的物理、化学性质。例如,挥发分的富集能够降低熔体黏度,促进岩浆分异结晶过程。挥发分和稀有金属元素的亲和性也控制稀有金属元素在不同相熔体中的分配和富集,显著增加稀有金属元素的溶解度和迁移富集能力,有助于伟晶岩中稀有金属超常富集和成矿。

关键词：伟晶岩结晶动力学结晶热力学稀有金属元素超常富集成矿

马来酸改性木质素增强纳米纤维素复合膜制备及性能

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复合材料学报 2024年

作者：罗丹舒璇孙高峰刘秀宇刘超戴红旗卞辉洋南京林业大学轻工与食品学院广西民族大学林产化学与工程国家民委重点实验室广西林产化学与工程重点实验室

以小麦秸秆为原料，采用金属氯化物催化马来酸分离提取木质素纳米颗粒（LNP）。随着金属氯化物的添加，制备得到粒径小、羧基含量高（4.83 mmol/g）、分散性好、含有不同金属离子的LNP。然后将LNP作为增强剂添加到纳米纤维素（CNF）中... 详细信息

以小麦秸秆为原料，采用金属氯化物催化马来酸分离提取木质素纳米颗粒（LNP）。随着金属氯化物的添加，制备得到粒径小、羧基含量高（4.83 mmol/g）、分散性好、含有不同金属离子的LNP。然后将LNP作为增强剂添加到纳米纤维素（CNF）中，采用真空过滤法制备得到复合薄膜材料。对纯CNF膜和复合膜的表面形貌、光学性能、表面色度值和力学性能进行比较分析，结果表明LNP添加量为3 wt%时，复合膜具有超过95%的UVA屏蔽率和超过99%的UVB屏蔽率。同时，LNP的加入显著提高了复合膜的拉伸强度（最高达到188.5 MPa），采用AFM测得CNF和不同LNP之间的相互作用力（276～ 406 nN）均高于CNF之间的相互作用力（202 nN），与复合膜的拉伸强度提高相一致。综上所述，本研究在CNF膜中引入含金属离子的LNP，在复合膜中构建了具有金属离子交联和氢键结合相互作用的超强网络，为木质素增强纤维素基薄膜材料的开发提供新思路。

关键词：木质素纳米颗粒纳米纤维素复合薄膜金属离子交联氢键结合

两步干凝胶转化法制备UiO-66膜并用于己烷异构体的高效分离

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石油炼制与化工 2024年第1期55卷 112-121页

作者：王宇轩花敬贤潘宜昌徐南平南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室南京210009 苏州实验室

己烷异构体是石化行业重要的基础原料,对其进行高效低能耗分离具有重要的战略意义。金属-有机骨架(MOF)材料由于其精准可调的孔道结构和表面功能,在解决挑战性的己烷异构体分离方面备受关注。本文报道了一种以两步干凝胶转化策略制备连... 详细信息

己烷异构体是石化行业重要的基础原料,对其进行高效低能耗分离具有重要的战略意义。金属-有机骨架(MOF)材料由于其精准可调的孔道结构和表面功能,在解决挑战性的己烷异构体分离方面备受关注。本文报道了一种以两步干凝胶转化策略制备连续致密UiO-66薄膜的方法。对UiO-66膜的形成过程与微结构的表征结果表明,两次引入锆凝胶是形成致密膜的关键,一方面锆凝胶和晶种的混合相作为前躯体层为膜的初步生长提供了均匀且丰富的多尺度成核位点,另一方面锆凝胶的二次自转化可以密封UiO-66膜的晶间缺陷。渗透汽化试验证实了两步干凝胶转化法制备的UiO-66膜能够优先渗透直链和单支链烷烃而排阻双支链烷烃。

关键词：膜分离 UiO-66膜干凝胶转化己烷异构体渗透汽化