土壤学报

作者：王 锐，方 敦，牛鹏举，许海娟，魏世勇

单位：王 锐，1. 湖北民族大学化学与环境工程学院，湖北恩施 445000；2. 生物资源保护与利用湖北省重点实验室（湖北民族大学），湖北恩施 445000；1750620006@qq.com,方 敦，华中农业大学资源与环境学院；fangdun2008@163.com,牛鹏举，安阳工学院文法学院；2445341793@qq.com,许海娟，1. 湖北民族大学化学与环境工程学院，湖北恩施 445000；2. 生物资源保护与利用湖北省重点实验室（湖北民族大学），湖北恩施 445000；960389056@qq.com,魏世勇，1. 湖北民族大学化学与环境工程学院，湖北恩施 445000；2. 生物资源保护与利用湖北省重点实验室（湖北民族大学），湖北恩施 445000；weishiyong2007@126.com,

关键词：晶质氧化铁;锰掺杂;红外;羟基;晶体结构

基金：国家自然科学基金项目（41561053）

制备针铁矿和赤铁矿的混合晶质氧化铁（CIO）和不同摩尔比例（R）的Mn2+掺杂晶质氧化铁（CIO-Mnx（x=0.1、0.2、0.3和0.5））样品。根据样品的X-射线衍射（XRD）和透射电镜（TEM）结果分析Mn2+掺杂对晶质氧化铁结构与形貌的影响；对样品的傅里叶红外图谱（FT-IR）的高波数（3 000~3 700 cm-1）和低波数（450~750 cm-1）两个区间做分峰拟合，分析Mn2+掺杂晶质氧化铁的羟基官能团和晶体结构化学键的变化特征。结果显示，R为0.1~0.3的Mn2+掺杂抑制了针铁矿和赤铁矿等晶质氧化铁的形成；R为0.5的Mn2+掺杂导致样品中形成了掺锰磁铁矿，且存在少量的针铁矿而没有明显的赤铁矿。CIO样品中存在自由羟基、吸附水羟基、表面缔合羟基和结构羟基共四类羟基。在R为0.1~0.3范围内，随着R的增大，样品中自由羟基和吸附水羟基的相对含量降低，而表面缔合羟基和结构羟基的相对含量增大。此外，Mn2+掺杂导致样品中自由羟基和结构羟基的吸收带波数降低，而吸附水羟基和表面缔合羟基的吸收带波数随R的增大而增大。CIO样品中Fe-O振动在455 cm-1和619 cm-1附近红外吸收带的强度和峰形与样品中针铁矿颗粒的形貌有关，478 cm-1和560 cm-1附近的红外吸收与样品中赤铁矿的结晶度密切相关。分析表明，CIO-Mnx样品中的赤铁矿结构中阳离子空位与Mn2+耦合产生了567~589 cm-1附近的吸收，其强度随着R的增大而增强。CIO-Mn0.5样品中形成了Mn2+替代Fe2+的掺锰磁铁矿，导致样品在593 cm-1处出现了Mn-O晶格振动吸收带。

来源：2020年第4期

《土壤学报》期刊编辑部

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