论文摘要
铁、铝（氢）氧化物与高岭石是我国南方红壤区土壤中主要和活跃的组成成分，它们之间的交互作用对了解土壤团聚体的形成、保护土壤质量、阐明岩土力学性质等方面具有重要的科学意义。本文以土壤中氧化铁存在的状态为依据，实验室模拟合成了系列晶质、非晶质氧化铁、铁盐-高岭石复合物，采用X-射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM／EDS）、红外（IR）等方法分析了它们相互作用过程中的晶型、形貌、化学键等性质，探讨了二者胶结特点。取得的主要结果有：1、赤铁矿、针铁矿-高岭石机械混合的包被反应。（1）复合产物的XRD图谱中高岭石的特征衍射峰强度相对减弱，有些甚至消失，表明高岭石可能被氧化铁包被或者是覆盖。（2）SEM下观察表明，在高岭石表面存在氧化铁，EDS结果显示复合物中任意点分析都含一定量的铁，但含量较低，复合过程中氧化铁对高岭石有一定的包被，但包被效果不好。（3）复合前后IR图谱中Fe-O键和高岭石中的Si-OH均发生了变化，二者之间可能形成了氢键的联结，而非简单地覆盖。针铁矿、赤铁矿与高岭石均可形成有化学键联结的包被，赤铁矿包被效果较针铁矿好，但二者与高岭石的包被反应都不完全。2、非晶质氧化铁-高岭石向晶质氧化铁-高岭石转化特点。（1）老化时间的影响：随着老化时间的延长，复合物的XRD图谱中氧化铁衍射峰强度逐渐加强，高岭石的衍射峰强度相对减弱、直到消失；SEM／EDS分析表明复合物中铁含量随着老化时间的延长而增加，上层清夜中铁含量相应降低，说明随着老化时间的延长，氧化铁由非晶型向晶型转化越完全，对高岭石表面的包被也越完全。（2）老化温度的影响：在实验范围内的老化温度（25℃、40℃、60℃）对氧化铁由非晶型向晶型转化无明显影响。（3）IR分析结果表明：复合老化后，高岭石中Si-OH键周围的化学环境发生变化，可能与水铁矿中Fe-OH键形成氢键，二者之间形成有化学键连接的包被复合反应。包被效果较机械混合好。3、不同离子形态铁(Fe2+、Fe3+)-高岭石的复合转化特点。（1）老化时间、温度的影响。XRD、SEM／EDS分析表明老化时间越长，复合物中铁的含量越高，生成的晶质氧化铁越多，包被反应越完全；在实验范围内的老化温度（25℃、40℃、60℃）对氧化铁由非晶型向晶型转化无明显影响。（2）XRD、SEM／EDS、IR分析结果表明：氧化铁是在非晶型向晶型转化过程中与高岭石形成包被，且氧化铁中的Fe-OH键与高岭石中Si-OH键形成氢键，使得Si-O及Fe-O的吸收峰向低波数方向移动。二者之间形成有化学键连接的包被反应。Fe3+—高岭石的复合转化较Fe2+—高岭石充分，且Fe2+、Fe3+-高岭石的复合包被反应效果都较机械混合好，较水铁矿-高岭石弱。4、单体、复合物的比表面、孔径分布特征。非晶型水铁矿比表面积（256．8m/g）最大，其次是赤铁矿（103．1 m2／g）。而晶型赤铁矿与高岭石混合所得物（72．1 m2/g）的比表面又大于Fe3+（38．2 m2/g）、Fe2+（35．3 m2/g）与高岭石复合反应形成混合物的比表面。复合物比表面积都大于单体的高岭石（28．6m2／g）。无论是单体还是复合物，其最大孔径峰值0．4nm-0．6nm之间，变化不大。与单体高岭石相比，复合物比孔容积偏小。