醉染图书土壤环境界面分析方法9787030753755

篇 界面谱学分析

章 多晶粉末X线衍 2

1.1 基本原理 2

1.1.1 X线的特征 2

1.1.2 X线与物质的相互作用 2

1.1.3 X线衍理论 3

1.1.4 X线衍的产生 3

1.1.5 X线连续谱与特征谱 4

1.2 基本概念 5

1.2.1 晶体 5

1.2.2 空间点阵 6

1.. 晶胞 6

1.2.4 布拉维点阵 6

1.2.5 晶系 7

1.2.6 晶面指数 8

1.2.7 晶体对称操作、点群和空间群 9

1.3 X线衍仪系统及常规测量 17

1.3.1 X线衍仪系统 17

1.3.2 X线衍仪的常规测量 19

1.4 物相鉴定 20

1.4.1 物相鉴定基础 20

1.4.2 物相鉴定实例 22

1.5 Rietveld全谱拟合精修 24

1.5.1 Rietveld全谱拟合基础 24

1.5.2 TOA软件其在环境界面研究中的应用 27

参考文献 34

第2章 高能X线总散 35

2.1 基本原理 35

2.2 数据采集与结构分析 37

2.2.1 数据采集 37

2.2.2 直接信息 38

2.. 原子配对分布函数模型拟合 40

2.2.4 差分原子配对分布函数 41

. 高能X线总散分析在环境界面研究中的应用 41

..1 晶粒尺寸分析 42

..2 弱晶质矿物结构解析 42

.. 差分（d-）的应用 43

参考文献 46

第3章 X线收细结构光谱 49

3.1 同步辐光源简介 49

3.1.1 同步辐光源发展历程 49

3.1.2 同步辐光源特点 49

3.1.3 我国同步辐光源发展情况 50

3.2 X线收细结构光谱简介 51

3.2.1 物质对X线的吸收和X线吸收系数 51

3.2.2 X线收细结构光谱 52

3.. X线吸收近边结构光谱 53

3.2.4 扩展X线吸收近边结构光谱 53

3.3 样品准备和数据采集 55

3.3.1 实验模式 55

3.3.2 样品准备 55

3.3.3 数据采集 55

3.4 XAFS光谱数据前处理 57

3.4.1 Athena软件简介 57

3.4.2 Athena软件基本功能 57

3.5 EXAFS光谱数据拟合分析 63

3.5.1 Artemis软件简介 63

3.5.2 EXAFS拟合的理论依据 63

3.5.3 Artemis软件中EXAFS拟合 64

3.6 XAFS光谱在环境界面研究中的应用 68

3.6.1 XANES光谱应用实例 68

3.6.2 EXAFS光谱应用实例 70

3.7 收细结构光谱技术 76

3.7.1 快速X线收细结构光谱 76

3.7.2 微区X线收细结构光谱 78

参考文献 82

第4章 分子振动光谱 84

4.1 红外光谱 84

4.1.1 基本原理 84

4.1.2 测试分析方法 85

4.1.3 红外光谱在矿物鉴定中的应用 87

4.1.4 红外光谱在固-液界面反应中的应用 89

4.1.5 二维相关红外光谱及其应用 91

4.2 拉曼光谱 96

4.2.1 基本原理 96

4.2.2 表面拉曼光谱 97

4.. 测试方法与数据分析 98

4.2.4 拉曼光谱在环境矿物学研究中的应用 100

4.2.5 拉曼光谱在环境界面反应中的应用 103

参考文献 104

第5章 核磁共振波谱 106

5.1 基本原理 106

5.1.1 原子核的自旋 106

5.1.2 核磁共振信号的产生 108

5.1.3 核磁共振信号的检测与分析 109

5.2 液体核磁共振波谱 111

5.2.1 1H谱方法与谱图分析 111

5.2.2 13C谱方法与谱图分析 118

5.3 固体核磁共振波谱 122

5.3.1 固体核磁共振原理与应用 122

5.3. 1P谱方法与谱图分析 122

5.3.3 27Al谱方法与谱图分析 124

5.3.4 29Si谱方法与谱图分析 124

5.4 二维核磁共振波谱 126

5.4.1 二维核磁共振波谱基础知识 127

5.4.2 常用的二维核磁共振波谱 128

参考文献 129

第6章 穆斯堡尔谱 131

6.1 穆斯堡尔效应 131

6.1.1 穆斯堡尔效应概述 131

6.1.2 穆斯堡尔效应的发现 132

6.2 穆斯堡尔谱及其测定 133

6.2.1 穆斯堡尔谱仪 133

6.2.2 穆斯堡尔谱的产生 134

6.. 超精细相互作用及相关穆斯堡尔参数 136

6.2.4 制样要求 139

6.2.5 穆斯堡尔谱的优缺点 139

6.3 穆斯堡尔谱谱线拟合 140

6.3.1 数学算法 140

6.3.2 拟合程序 141

6.4 穆斯堡尔谱的应用 141

6.4.1 固体的磁 142

6.4.2 固体的物相鉴定及相变过程 145

6.4.3 界面传递介导黏土矿物结构铁化学形态变化的解析 146

6.4.4 地质构造运动的氧化还原环境的解析 147

参考文献 149

第7章 X线光能谱 151

7.1 基本原理 151

7.2 基本概念 153

7.2.1 原子能级 153

7.2.2 结合能和动能 153

7.. 化移 154

7.2.4 XPS信息深度 156

7.3 X线光能谱谱线 156

7.3.1 光线 156

7.3.2 俄歇线 157

7.3.3 携上线 157

7.3.4 多重分裂峰 158

7.3.5 价线 158

7.3.6 能量损失峰 159

7.3.7 卫星峰 159

7.3.8 鬼峰 159

7.4 数据采集与能量校正 160

7.4.1 仪器简介及测试 160

7.4.2 荷电效应及其消除 161

7.5 X线光能谱的应用 162

7.5.1 元素定分析 162

7.5.2 元素定量分析 162

7.5.3 元素价态分析 163

7.5.4 元素赋存形态定量分析 164

7.5.5 化合物结构分析 166

参考文献 166

第8章 二次离子质谱 168

8.1 概述 168

8.1.1 发展历程 168

8.1.2 基本原理 169

8.1.3 离子源 171

8.1.4 质量分析器 173

8.1.5 检测器 174

8.2 样品制备及数据分析 174

8.2.1 粉末样品制备 175

8.2.2 生物样品制备 175

8.. 团块状样品制备 176

8.2.4 元素定量分析 176

8.2.5 数据分析 177

8.3 二次离子质谱在环境界面研究中的应用 178

8.3.1 重金属及有机污染物界面行为 178

8.3.2 土壤养分循环 179

8.3.3 微生物代谢及含水样品分析 180

参考文献 182

第9章 傅里叶变换离子回旋共振质谱 184

9.1 基本原理 184

9.2 DOM样品准备及数据分析 185

9.2.1 常用电离源 186

9.2.2 固相萃取 186

9.. 数据分析 187

9.3 FT-ICR MS在DOM与矿物界面中的应用 191

9.3.1 DOM在矿物界面的吸附分馏 191

9.3.2 DOM在锰氧化物表面的吸附降解 192

9.3.3 DOM在土壤中的吸附分馏 192

参考文献 193

第二篇 界面表征技术

0章 电位滴定 198

10.1 基本概念 198

10.1.1 定义与类型 198

10.1.2 滴定剂 198

10.1.3 滴定终点 199

10.2 常见电位滴定法 200

10.2.1 酸碱滴定法 200

10.2.2 沉淀滴定法 200

10.. 配位滴定法 201

10.2.4 氧化还原滴定法 201

10.3 自动电位滴定仪 202

10.3.1 仪器硬件 202

10.3.2 仪器软件 202

10.3.3 常用电极 203

10.4 常用方法 206

10.4.1 电极校正 206

10.4.2 终点滴定 207

10.4.3 恒定pH 滴定 208

10.4.4 等量滴定 208

10.4.5 动态滴定 208

10.5 电位滴定的应用 209

10.5.1 酸碱标定 209

10.5.2 针铁矿表面电荷测定 210

10.5.3 胡敏酸对Pb的吸附行为 213

参考文献 216

1章 石英晶体微天平 217

11.1 概述 217

11.1.1 发展历史 217

11.1.2 基本原理 217

11.1.3 仪器构造及特点 218

11.1.4 仪器运行程序 218

11.1.5 CM-D技术的优势和局限 219

11.2 数据分析 219

11.2.1 Sauerbrey模型 219

11.2.2 耦合振荡模型 220

11.. 黏弹计算 221

11.2.4 定量分析模型 221

11.3 CM-D在环境界面过程研究中的应用 2

11.3.1 有机分子的表面吸附 2

11.3.2 纳米颗粒沉积 224

11.3.3 微生物表面黏附与定殖 225

参考文献 226

2章 原子力显微镜 229

12.1 基本原理 229

12.2 成像模式 0

12.2.1 接触模式成像 1

12.2.2 非接触模式成像 1

12.. 轻敲模式成像 1

1. 工作模式 2

1..1 凯尔文表面电势测量 2

1..2 单分子力谱测量

1.. 杨氏模量测量

12.4 原子力显微镜在环境界面研究中的应用 5

12.4.1 环境矿物表面溶解动力学 5

12.4.2 环境矿物界面中的溶解-再沉淀

12.4.3 无机矿物-有机物界面作用机制 241

12.4.4 土壤矿物-有机分子间弱相互作用 244

参考文献 247

3章 微流控 249

13.1 微流控芯片的设计制作 250

13.1.1 微流控芯片材料 250

13.1.2 微柱阵列微观结构设计 251

13.1.3 微流控芯片制作步骤 252

13.1.4 微流控芯片修饰与改 254

13.2 微流控芯片的流体控制 255

13.2.1 流体驱动方案 255

13.2.2 流体理化参数控制方法 256

13.3 微流控系统界面过程表征技术 257

13.3.1 可见光和荧光显微技术 257

13.3.2 红外吸收光谱技术 259

13.3.3 拉曼散光谱技术 259

13.3.4 X线显微光谱技术 261

参考文献 262

第三篇 界面模型与理论计算

4章 表面络合模型 266

14.1 模型概述 266

14.2 土壤有机物离子吸附的表面络合模型 267

14.2.1 NICA-Donnan模型 267

14.2.2 WHAM模型 271

14.. NICA-Donnan模型与Models II-VI的异同 273

14.3 土壤无机矿物的表面络合模型 274

14.3.1 CD-MUSIC模型 275

14.3.2 无机矿物表面络合模型 283

14.4 多相或土壤体系的表面络合模型 284

14.4.1 NOM-CD模型 284

14.4.2 LCD 模型 284

14.4.3 多表面模型 288

14.5 常见化学形态模型分析软件的应用 291

14.5.1 基于ECOSAT软件的水相磷酸根的形态分布分析 292

14.5.2 基于NICA-Donnan模型的胡敏酸上Pb吸附行为和形态分布分析 294

参考文献 297

5章 胶体颗粒相互作用和稳定 300

15.1 DLVO理论 300

15.1.1 范德瓦耳斯作用力 301

15.1.2 静电作用力 301

15.2 非DLVO相互作用 302

15.2.1 疏水相互作用 303

15.2.2 水合作用 304

15.. 成键作用 304

15.2.4 桥接作用 305

15.2.5 空间位阻作用 305

15.3 胶体颗粒表面质分析 306

15.3.1 粒径分析 306

15.3.2 表面电荷分析 306

15.3.3 疏水分析 307

15.3.4 表面异质分析 308

15.4 胶体界面理论的应用 309

15.4.1 矿物-细菌黏附的扩展DLVO模型模拟 309

15.4.2 矿物-有机分子界面作用 310

15.4.3 胶体团聚动力学及团聚形态 311

参考文献 312

6章 密度泛函理论 315

16.1 量子力发展程 315

16.1.1 薛定谔方程 315

16.1.2 玻恩-奥本海默近似 315

16.1.3 哈特里-福克近似 316

16.1.4 霍恩伯格-科恩定理 317

16.1.5 交换相关能量泛函 317

16.2 常用计算软件 318

16.2.1 VASP 318

16.2.2 Gaussian 319

16.. Materials Studio 320

16.2.4 LAMMPS 321

16.2.5 ADF 322

16.2.6 GROMACS 322

16.2.7 AMBER 3

16.2.8 软件 325

16.3 密度泛函理论计算在环境界面研究中的应用 325

16.3.1 吸附配位预测与模拟 325

16.3.2 催化反应机理 327

16.3.3 矿物稳定分析 328

16.3.4 大气污染物形成机制 329

参考文献 331