热液条件下温度控制的金属氧化物形貌及相转变:以TiO2为例
在200℃和1kbar条件下，10h以内实验生成的沉淀物形貌差别较大，而10h以上的沉淀物形貌类似。一方面表明在水解反应达到平衡后，二氧化钛沉淀物的生长也随即达到平衡；另一方面，在水解反应达到平衡之前，金属钛从热液中析出，首先是形成纳米粒子，以纳米粒子成核长大，继而形成尺度达几十纳米的单晶纳米颗。该过程进行得非常快，表现为在金管内壁以均匀的镀层存在，形成的TiO2单晶纳米颗多以十面体或不完整十面体形式紧密相连。认为该过程可能受制于奥斯特瓦尔德熟化（Ostwald ripening）。随着反应的进行，越来越多的金属Ti从热液中析出，十面体的TiO2单晶纳米颗发生定向附着生长，逐渐生长为100多纳米的板条状小晶体。随后，该板条状晶体进一步长大，可达200纳米左右尺寸，温度对二氧化钛沉淀物的形貌影响明显。在200℃，二氧化钛沉淀以致密的单晶纳米颗和板条状纳米颗为主，尺寸低于200纳米；在300℃，二氧化钛沉淀则以分布疏松的大的单晶纳米颗为主，尺寸在100纳米以上；在400℃，二氧化钛沉淀以局部分布的板片状晶体为主，尺寸为十几个微米级；在500℃，二氧化钛沉淀以零散分布的粒状和板片状晶体为主，尺寸为几个到几十个微米不等；在600℃，二氧化钛沉淀以零散分布的粒状晶体为主，尺寸为十几到几十个微米不等；热液条件下发生了锐钛矿和金红石的相转变。本研究中500℃以下实验的沉淀产物均为锐钛矿，而600℃以上实验均为金红石，500～600℃之间为锐钛矿和金红石共存的温度区间。
成矿作用 金属氧化物 形貌变化 相转变 温度控制 热液条件
丁兴 何俊杰
中国科学院 广州地球化学研究所 同位素地球化学国家重点实验室,广东 广州 510640;中国科学院青藏高原地球科学卓越创新中心,北京 100101 中国科学院 广州地球化学研究所 矿物学与成矿学重点实验室,广东 广州 510640;中国科学院大学,北京 100049
国内会议
长沙
中文
657-659
2015-12-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）