水鐵礦概述

水鐵礦是一種紅棕色的分布球形納米顆粒。廣、粒徑小、結晶弱。其XRD圖譜峰少且寬。

通常水鐵礦是Fe3+水解過程中最先出現(xiàn)的沉淀物。

純水鐵礦不穩(wěn)定，很容易向更穩(wěn)定的針鐵礦或赤鐵礦轉(zhuǎn)化。水鐵礦是一種有效的催化劑，可以高效催化H2O2，降解有機污染物。水鐵礦是鋼鐵腐蝕的常見產(chǎn)物。水鐵礦

水鐵礦還是形成在控制植物、動物和微生物的貼平衡中起重要作用的鐵蛋白的核心。

含有Fe2+的泉水或地表水暴露在空氣中時，F(xiàn)e2+很容易通過快速生物氧化作用形成水鐵礦。如流動泉水相鄰礦床表面、含有高濃度Fe3+的管道中、淡水湖泊湖岸附近、水井、海水沉積物和作為作為覆蓋物包被在的河流卵石表面。

土壤中鐵氧化物礦物類型、含量和結晶特性變化很大，取決于成土環(huán)境條件，并隨著時間和空間變化而變化。土壤中的水鐵礦大部分來自礦物風化，但不穩(wěn)定，在熱帶、亞熱帶氣候下轉(zhuǎn)變?yōu)槌噼F礦，在潮濕溫帶氣候下轉(zhuǎn)變?yōu)獒樿F礦。水鐵礦和針鐵礦在土壤中可以共存，但二者的形成順序還不清楚，有可能同時形成。水鐵礦常作為某些土壤成分被檢測，如灰土和黃土。水鐵礦的高吸附容量影響著土壤中營養(yǎng)元素的形態(tài)和分布。此外，水鐵礦吸附有機物會提高它的溶解性從而降低土壤粘結性和穩(wěn)定性。

紅色巖層中部分赤鐵礦來自水鐵礦的轉(zhuǎn)化。微粒狀水鐵礦遷移到淀積區(qū)域，當出現(xiàn)干濕交替和一個低碳環(huán)境條件時便自發(fā)轉(zhuǎn)變成赤鐵礦。

某些特定隕石中存在水鐵礦，且含水鐵礦的硅酸鹽粘土可能與火星土壤類似。水鐵礦是鋼鐵腐蝕的常見產(chǎn)物，也常用于多種工業(yè)領域，如煤液化催化劑、重油濃縮過程的懸浮液相和冶金過程等。以其小尺寸和高分散的特性，水鐵礦在這類應用過程中一般比其他鐵(氫)氧化物更高效。

水鐵礦的確切化學組成目前還沒有定論，這與其小結晶尺寸和結構OH-很難與表面吸附水進行區(qū)分有關。最早提出的化學組成是Fe5HO8·4H2O，隨后有人分別提出Fe6(O4H3)3和Fe2O3·2FeOOH·2.6H2O。Eggleton和Fitzpatrick給出了后面兩個化學式的一般形式Fe4 5(O, OH, H2O)12，Schwertmann和Cornell添加了5Fe2O3·9H2O。以上各化學式的OH-和含水量都不同，目前還沒有統(tǒng)一的化學式來表示水鐵礦。

天然水鐵礦中Si含量很豐富，但Si不是結構必需組成。實驗室中可以通過添加Si來合成含Si水鐵礦，但Si的含量會影響水鐵礦的一些性質(zhì)。XRD分析表明，隨著Si的增加，礦物結晶度降低，顆粒尺寸和晶面間距d增加;其紅外圖譜出現(xiàn)3700 cm-1和900 cm-1兩個與Si有關的吸收峰。

水鐵礦是一種弱結晶的鐵氫氧化物，顆粒尺寸小，通常為2~6 nm。根據(jù)水鐵礦衍射線條數(shù)定義了2LFh和6LFh兩種典型水鐵礦，介于兩者結晶度之間的水鐵礦分別有3LFh、4LFh和5LFh。2LFh結晶度很弱，兩寬峰的d值是0.15和0.25~0.26 nm;6LFh結晶度相對較好，6個峰的d值分別約為0.15、0.15、0.17、0.20、0.22和0.25 nm。由于水鐵礦結晶弱、化學組成仍不確定，其確切的結構模型還沒有完全建立。目前，已提出了多種6LFh和2LFh結構模型，這些模型的區(qū)別主要集中在是否存在多相、鐵原子位點占有率和八面體配位Fe與四面體配位Fe的數(shù)量關系。

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