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大洋锰结核在功能性材料领域的应用前景与研究进展 朱晓燕 ， “， 叶 瑛， 沈忠悦 （ “浙江大学地球科学系， 杭州 及铂族元素、 稀土元素等 - /多种金属， 其中含锰“ / 含量影响不大。 H ］ ， I . 5 ］的研 究表明锰结核能有效的出去M D水溶液中的重 金属离子。 H 1 N时吸附量接近于零， 从而有力地说明锰结 核独特的界面性质。实验证明锰结核能有效地除去 M D“N 1 含 硒 污 水 中 的3 “ 。周 勤 俭 ［2 2］及 L Q ’ ’-） 催化氧化 .2的问题， 并与’ 1 -/和’ 1 /-2的催化性能作了 对比。研究表明， 随温度增加， ’-催化活性增 强， 在同一温度下， ’-的催化活性随-/浓度增 加而增强， 随 . 2 浓度增加而减弱。温度低于 3 5时，’-的催化能力与’ 1 -/相似， 在 3 / 3 5催化性能是’ 1/-2’ 1 -/’-， 分别在 / 3 3 5、/ 3 5和/ 4 3 5使 .2达到 3 3 6转化率， 但 将 . 2催化氧化成/即4 .22 -/“/ ./- 的选择催化氧化 （A , -） 活性以’-最佳， /的选 择催化生成率 （ /B/ ［ /］ ／ ｛/ ［ /］ ［ -］/ ［ /-］ ｝ ） 最高。加入等体积的 -， 则发生另一反 应， 4 .2 4 --/“ 4 /./-，’-在低温 （ 3 3 5） 获得较高的 .2转化率。 到目前为止， 锰结核催化性能的研究， 不仅包括 催化, -和各种碳氢化合物 （有机物） 的氧化、 -C 的还原， ./-/的分解、 有机金属化合物的形成、 石油 原油的加氢脱硫和甲烷化过程及石油炼制残渣的氢 化等， 还对经热处理及经有机物、 酸或碱预处理的锰 结核以及与稀土金属、 锶8镧金属及银等金属混合的 锰结核 ［ D * / 4］ 的催化问题等进行了研究。这些研究 都表明， 锰结核在较低温度对多种化学过程表现出 相当高的催化活性和催化效率， 锰结核作为多用途 低温高效的催化剂具有极大的潜力。 4 锰结核用作充电电池的电极材料 锰结核中的钙锰矿、 似水锰矿和水钠锰矿等矿 物结构中， 具有相当大的离子容纳能力， 可作为多种 金属阳离子的载体， 当外界氧化还原电位 （“ ） 等 化学条件改变时， 层间阳离子易于和介质中的阳离 子发生交换反应， 实现阳离子的嵌入与逸出， 而且锰 结核矿物微结构稳定， 用作充电电池的电极材料有 良好的充放电可逆性和较长的使用寿命。 储炜 ［/ ］ 及 “ 1 E ［/ ］ 等研究表明， 钙锰矿型锂 锰氧化物电池电极中; 嵌入和逸出的可逆性与钙 锰矿隧道孔中填充的 ’ E / 有关， ; 的扩散率在 3 * 3* 3 F G / ／ H， 放电比容量为 （ / D D G IJ ／ E） ， 循环性能 3 3次， 充放电可逆性良好且电化学 性质稳定。 ’ 1/-4，8 ’ 1 -/，8 ’ 1 -/，“8 ’ 1 -/，“ 8 ’ 1 -/， 8 ’ 1 -/和具有隧道孔及层状结构的锰氧化物等， 某2 0锂锰氧化物锂离子电池已实现商品化。但是 这些替代电极材料的微结构易改变， 经多次充放电 后， 放电容量衰减快、 循环寿命短、 放电平台不稳定 等。用锰结核作电极材料， 不但电化学性能优良， 而 且原料丰富、 价廉、 电极制作简单、 对环境无污染， 与 锂钴氧化物和锂锰氧化物等相比， 锰结核具有实际 应用前景。 锰结核的水热改性 锰结核中钙锰矿特殊的隧道孔结构使其具有巨 大比表面积及稳定的微结构， 它的吸附催化活性以 及作为锂电池材料的性能无疑优于层状结构的水钠 锰矿和似水锰矿。文献 ［/ ， / D * 2 2］ 表明， 人工合成 2 第4期朱晓燕等 大洋锰结核在功能性材料领域的应用前景与研究进展 万方数据 的水钠锰矿或似水锰矿， 在一定的水热条件下能转 化成钙锰矿。在类似条件下对天然锰结核进行水热 处理， 以期实现锰结核中含锰矿物相之间的相转变， 即水钠锰矿“似水锰矿“钙锰矿， 通过半合成的 方式， 得到纯度较高的钙锰矿， 以提高锰结核作为功 能性材料的利用价值 ［ “］ 。 实验所用原料为 D E1 E F * E F F 2 G H 3 E 2 I G E J 2 FK E J E 3［L］ CL5 E J E 3， M 2 I G 1 F O E 3 5 O P J E 3 J O H K J H O E F G K 2 F 2 1 K E F G F Q O 2 F 1 F J E 3 * F R K E F K ［L］ C- O 2 KS E J 3T K E GU K ， M M M，M E F1 E F * E F F 2 G H 3 D 8 P K 2 K 8 1 K E 3 K 8 E O E K J O J K E F G K E J E 3 P J K E K J Q J P2 R R O O 2 1 E F * E F F 2 G H 3 ［L］ CL5 2 3 3 2 G W F J O R E K U K ， M M ’， N ; 6 C ［N］周勤俭，李先柏，杨静，等C大样多金属结核吸附U X 的研究 ［L ］ C矿冶工程， M M M， M， （） “ N ; “ M C ［6］X A E Y EU，Z H E F *4， E J H G EZ， J E 3 C O P* E K 3 E F F *2 R K 2 I J F *U X IE F GS X I[ P1 E F * E F 2 O ［L］ C0 F O * P5 2 F Q O * 1 J， M M ’ C ［M］- E O G EV，U E J E D E J 8 P-V， E S CU J H G 2 F F G E F 2 K E F1 E F * E F F 2 G H 3 “U 2 1 [ Q E 3 F J 8 E Q P1 J E 3 2 F 2 F J 2 R O O 2 1 E F * E F F 2 G H 3 ［L］ CL5 2 3 3 2 G W F J O R E K U K ， M M E G 2 O D J 2 F[ 8 E Q 2 O2 R 2 K E F1 E F * E F F 2 G H 3 ［L］ C Z P G O 2 1 J E 3 3 H O * P， \ E‘，B 8 E J J E K 8 E O P P E]， J E 3 C 1 2 Q E 3 2 R E O F K R O 2 1* O 2 H F G Y E J O H F * 3 2 YK 2 J R O O H * F 2 H 1 E F * E F 2 O ［L］C E J ， 2 F F G E F2 K E F1 E F * E F F 2 G H 3 T G 2 O D J 2 F2 R E H 2 H D 8 2 D 8 E J 2 F R O O 2 1 E F * E F F 2 G H 3 ［L］ CL5 2 3 3 2 G W F J O R E K U K ， M M 6， M M ; N C ［ ’］李浩然， 冯雅丽， 欧阳藩， 等C深海锰结核作生物固定化载体处理染料废水 ［L］ C北京科技大学学报， “ C ［ J 2 F A E J 2 F2 R1 2 F 2 K E O [ 2 I P 3 KE K G 2 Q O W F G E FX K E F1 E F * E F F 2 G H 3 ［L］ C T D D 3 5 E J E 3T， M M 6， F 2 G H 3 ［L］ CT D D 3 5 E J E 3 T， M M M， 6 “ M ; ’ L，V 1UB，Z 2 F *U5 C5 8 E O E K J O A E J 2 F E F G O E K J Q J P 2 R F E J H O E 31 E F * E F 2 O K E J E 3 P J F J 8 3 K J Q K E J E 3 P J K 2 I G E J 2 F2 R E 1 1 2 F E J 2F J O 2 * F［L］C5 8 1 2 D 8 O ， C ［ M］- E O G EV，U E J E D E J 8 P-V， E SS， J E 3 CU J H G 2 F F G E F 2 K E F1 E F * E F F 2 G H 3 D E O J C- 8 P K 2 K 8 1 K E 3 K 8 E O E K J O J K E F G K E J E 3 P J K E K J Q J P2 R 8 E J J O E J G1 E O F 1 E F * E F F 2 G H 3 ［L］ CL5 2 3 3 2 G W F J O R E K U K ， M M 2 F F G E F2 K E F1 E F * E F F 2 G H 3 D E O JC- 8 P K 2 K 8 1 K E 3 K 8 E O E K J O J K E F G “ 5 ［A A］B “ * ］O “ 0 1O，8 , 3F，O 3 4C， “ 5B * * / “ 0 “ 0 .6 , “ * “ * 9 5 ［A ］C 3 / “ 1 “ MK 9 9 K 9 K 5 ［ M］W . 0F6，6 , 066，F ］朱晓燕，叶瑛，沈忠悦5由天然锰结核水热合成钙锰矿的实验 ［4］ 5浙江大学学报 （工学版） ，A M M ， 0 * 第期朱晓燕等 大洋锰结核在功能性材料领域的应用前景与研究进展 万方数据