Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu kết hợp giữa quang phổ hồng ngoại gần và phép nhiễu xạ tia X về thành phần tấm octahedral của palygorskite
Tóm tắt
Thành phần octahedral của palygorskite trong hơn 300 mẫu từ mỏ Pefkaki, Tây Macedonia, Hy Lạp, đã được nghiên cứu bằng phương pháp quang phổ hồng ngoại gần (NIR) và phép nhiễu xạ tia X (XRD), và được đánh giá theo công thức
$y{\rm{M}}{{\rm{g}}_5}{\rm{S}}{{\rm{i}}_8}{{\rm{O}}_{20}}{\left( {{\rm{OH}}} \right)_2} \cdot x{\rm{M}}{{\rm{g}}_2}{\rm{Fe}}_{\rm{2}}^{{\rm{III}}}{\rm{S}}{{\rm{i}}_8}{{\rm{O}}_{20}}{\left( {{\rm{OH}}} \right)_2} \cdot \left( {1 - x - y} \right)$
Mg2Al2Si8O20(OH)2. Trong nghiên cứu này bao gồm PFl-1 và một số loại palygorskite thương mại. Phân tích quang phổ NIR theo đạo hàm bậc hai cho thấy thành phần dioctahedral được mô tả đầy đủ bởi ba đỉnh cộng hưởng sắc nét đại diện cho AlAlOH, AlFeIIIOH và FeIIIFeIIIOH ở các vị trí M2 dioctahedral, và cường độ tổng của các đỉnh này tỷ lệ với lượng thành phần dioctahedral hiện có (1−y). Các mẫu cho thấy sự thay đổi lớn về mức độ thay thế FeIII cho Al dioctahedral, với FeIII chiếm tới 70% vị trí M2 dioctahedral. Phân tích ba thành phần cho thấy sự phân bố của Al dioctahedral và FeIII không ngẫu nhiên, mà có xu hướng hướng tới cặp đồng ion. Một đỉnh cộng hưởng ở 7214 cm−1 và một số đỉnh kết hợp cho thấy sự hiện diện của thành phần trioctahedral Mg3OH (y), và sự xuất hiện của chúng liên quan đến một dấu hiệu đặc trưng của palygorskite trong phân tích nhiệt trọng lượng. Tuy nhiên, các đỉnh này không thể được sử dụng đáng tin cậy để định lượng thành phần palygorskite trioctahedral do sự tương đồng gần gũi với các đỉnh của sepiolite. Để vượt qua vấn đề này, chúng tôi đã đánh giá y một cách gián tiếp bằng cách tính toán sự khác biệt giữa 1−y và nồng độ tổng của palygorskite xác định bằng cường độ chuẩn hóa của đỉnh d110 XRD của palygorskite ở 10.4 Å. Sử dụng phương pháp này, chúng tôi đã phát hiện rằng các mẫu tuân thủ giới hạn trioctahedral của y ≈ 0.55, mặc dù trong giới hạn này chúng hiển thị sự thay đổi lớn về tính chất octahedral. Cuối cùng, chúng tôi mở rộng phương pháp trên đến hóa học PLS và cho thấy cách mà NIR có thể được sử dụng để xác định lượng palygorskite thường xuyên trong các mẫu địa chất đa khoáng.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Artioli, G. and Galli, E. (1994) The crystal structures of orthorhombic and monoclinic palygorskite. Materials Science Forum, 166–169, 647–652.
Brindley, G.W. and Brown, G. (1980) Crystal Structures of Clay Minerals and their X-ray Identification. Monograph, 5, Mineralogical Society, London, pp. 104–115.
Cai, Y., Xue, J. and Polya, D.A. (2007) A Fourier transform infrared spectroscopic study of Mg-rich, Mg-poor and acid leached palygorskites. Spectrochimica Acta Part A, 66, 282–288.
Chahi, A., Petit, S. and Decarreau, A. (2002) Infrared evidence of dioctahedral-trioctahedral site occupancy in palygorskite. Clays and Clay Minerals, 50, 306–313.
Christ, C.L., Hathaway, J.C., Hostetler, P.B. and Shepard, A.O. (1969) Palygorskite: New X-ray data. American Mineralogist, 54, 198–205.
Clark, R.N., King, T.V.V., Klejwa, M., Swayze, G.A. and Vergo, N. (1990) High spectral resolution reflectance spectroscopy of minerals. Journal of Geophysical Research, 95, 12653–12680.
Ferraris, G. and Gula, A. (2005) Polysomatic aspects of microporous minerals — heterophyllosilicates, palysepioles and rhodesite-related structures. Pp. 69–104 in: Microporous and Mesoporous Phases (G. Ferraris and S. Merlino, editors). Reviews in Mineralogy and Geochemistry, 57. Mineralogical Society of America, Chantilly, Virginia, and the Geochemical Society, Washington, D.C.
Frost, R.L. and Ding, Z. (2003) Controlled thermal analysis and differential scanning calorimetry of sepiolites and palygorskites. Thermochimica Acta, 397, 119–128.
Galán, E. and Carretero, I. (1999) A new approach to compositional limits for sepiolite and palygorskite. Clays and Clay Minerals, 47, 399–409.
García-Romero, E., Suárez Barrios, M. and Bustillo Revuelta, M.A. (2004) Characteristics of a Mg-palygorskite in Miocene rocks, Madrid Basin (Spain). Clays and Clay Minerals, 52, 484–494.
Gates, W.P. (2005) Infrared spectroscopy and the chemistry of dioctahedral smectites. Pp. 126–168 in: The Application of Vibrational Spectroscopy to Clay Minerals and Layered Double Hydroxides (T. Kloprogge, editor). Volume 13, CMS Workshop Series, The Clay Minerals Society, Chantilly, Virginia.
Gionis, V., Kacandes, G.H., Kastritis, I.D. and Chryssikos, G.D. (2006) On the structure of palygorskite by mid- and near-infrared spectroscopy. American Mineralogist, 91, 1125–1133.
Giustetto, R. and Chiari, G. (2004) Crystal structure refinement of palygorskite from neutron powder diffraction. European Journal of Mineralogy, 16, 521–532.
Güven, N., Caillerie, J.B.E. and Fripiat, J.J. (1992) The coordination of aluminum in the palygorskite structure. Clays and Clay Minerals, 40, 457–461.
Heise, H.M. and Winzen, R. (2002) Chemometrics in near-infrared spectroscopy. Pp. 125–162 in: Near-Infrared Spectroscopy: Principles, Instruments, Applications (H.W. Siesler, Y. Ozaki, S. Kawata and H.M. Heise, editors). Wiley-VCH, New York.
Jones, B.F. and Galán, E. (1988) Sepiolite and palygorskite. Pp. 631–674 in: Hydrous Phyllosilicates (exclusive of micas) (S.W. Bailey, editor). Reviews in Mineralogy, 19. Mineralogical Society of America, Washington, D.C.
Kastritis, I.D., Mposkos, E. and Kacandes, G.H. (2003) The palygorskite and Mg-Fe smectite clay deposits of the Ventzia basin, Western Macedonia, Greece. Pp. 891–894 in: Mineral Exploration and Sustainable Development — Proceedings of the 7th SGA Meeting (D. Eliopoulos et al., editors). Millpress, Rotterdam, The Netherlands.
Krekeler, M.P.S., Hammerly, E., Rakovan, J. and Guggenheim, S. (2005) Microscopy studies of the palygorskite-to-smectite transformation. Clays and Clay Minerals, 53, 92–99.
Madejová, J. and Komadel, P. (2005) Information available from infrared spectra of the fine fractions of bentonites. Pp. 66–98 in: The Application of Vibrational Spectroscopy to Clay Minerals and Layered Double Hydroxides (T. Kloprogge, editor). Volume 13, CMS Workshop Series, The Clay Minerals Society, Chantilly, Virginia.
Martin Vivaldi, J.L. and Linares Gonzales, J. (1962) A random intergrowth of sepiolite and palygorskite. Clays and Clay Minerals, 9, 592–602.
Moore, D.M. and Reynolds, R.C. Jr. (1997) X-ray Diffraction and the Identification and Analysis of Clay Minerals. Oxford University Press, New York, pp. 222–223
Paquet, H., Duplay, J., Valleron-Blanc, M.M. and Millot, G. (1985) Octahedral compositions of individual particles in smectite-palygorskite and smectite-sepiolite assemblages. Proceedings of the International Clay Conference, Denver, 1985 (L.G. Schultz, H. van Olphen and F.A. Mumpton, editors). The Clay Minerals Society, Bloomington, Indiana, pp. 73–77.
Petit, S., Robert, J.-L., Decarreau, A., Besson, G., Grauby, O. and Martin, F. (1995) Apport des méthodes spectroscopiques à la caractérisation des phyllosilicates 2:1. Bulletin de Centre des Recherches Exploration-Production ELF-Aquitaine, 19, 119–147.
Petit, S., Decarreau, A., Martin, F. and Buchet, R. (2004) Refined relationship between the position of the fundamental OH stretching and the first overtones for clays. Physics and Chemistry of Minerals, 31, 585–592.
Post, J.L. and Borer, L. (2000) High-resolution infrared spectra, physical properties, and micromorphology of serpentines. Applied Clay Science, 16, 73–85.
Post, J.L. and Crawford, S. (2007) Varied forms of palygorskite and sepiolite from different geologic settings. Applied Clay Science, 36, 232–244.
Post, J.E., Bish, D.L. and Heaney, P.J. (2007) Synchrotron powder X-ray diffraction study of the structure and dehydration behavior of sepiolite. American Mineralogist, 92, 91–97.
Savitzky, A. and Golay, M.J.E. (1964) Smoothing and differentiation of data by simplified least-squares procedures. Analytical Chemistry, 36, 1627–1639.
Singer, A. (1989) Palygorskite and sepiolite group minerals. Pp. 829–872 in: Minerals in Soil Environments (J.B. Dixon and S.B. Weed, editors). SSSA Book Series No. 1, chapter 17, Soil Science Society of America, Madison, Wisconsin.
Suárez, M. and García-Romero, E. (2006) FTIR spectroscopic study of palygorskite: Influence of the composition of the octahedral sheet. Applied Clay Science, 31, 154–163.
Zviagina, B.B., McCarty, D.K., Środoń, J. and Drits, V.A. (2004) Interpretation of infrared spectra of dioctahedral smectites in the region of OH-stretching vibrations. Clays and Clay Minerals, 52, 399–410.