近日，深海极端环境模拟研究实验室周义明研究员、博士研究生王若衡与已毕业的博士研究生方京在《Geochemical Perspectives Letters 》上发表了题为“In situ redox control and Raman spectroscopic characterisation of solutions below 300 ℃”的文章。
锡（Sn）是清洁能源、信息产业、航空航天及国防工业等诸多高新技术领域不可或缺的关键金属，因此有关锡成矿作用是近几年来地质研究中热点问题。锡作为变价元素之一，氧逸度对成矿流体中锡的运移和存在形式都有着十分重要的影响。但是有关在热液卤水中锡与卤族元素配合形式的研究目前还存在较多争议。特别是由于原位氧逸度控制和测量技术的缺失，在不同氧逸度条件受控情况下的锡氯络合物的组成及形态缺乏详细、准确的研究。本研究设计并使用可原位控制氧逸度的熔融毛细硅管反应腔(FSCC)对SnCl4 + HCl混合溶液进行了可控的还原实验，并使用激光拉曼光谱仪原位监测整个反应过程。通过在一定温度、压力及氧逸度条件下对FSCC内的样品进行原位拉曼光谱分析，避免了快速淬火过程对实验结果产生的影响。实验结果显示: (1) H2在反应腔中实现渗透平衡的速率远大于SnII与SnIV之间达到化学平衡的时间，实验进行过程中氢分压稳定，样品受到有效的氧逸度控制; (2) 125至300 oC、无外加氢气的条件下，0.5 m SnCl4 + 0.5 m HCl混合溶液处于过饱和状态，锡石析出并稳定存在; (3) 300 oC、0.2 bar H2条件下SnIV-Cl还原速率较慢, 286 h仍未达到平衡，氢气分压提高到1.3 bar后还原速率明显增加,在48 h后几乎达到平衡； （4） 300 oC、0.2 bar H2条件下，参与还原反应的SnIV-Cl络合物主要是SnIVCl5(H2O)-。上述发现对建立健全的锡矿化机制至关重要。
图. 300℃，锡在氧逸度受控条件下的存在形式
论文信息：
Chou, I.M., Wang, R.H., and Fang, J., 2021, In situ redox control and Raman spectroscopic characterisation of solutions below 300 ℃. Geochemical Perspectives Letters, v. 20, 1-5. DOI: 10.7185/geochemlet.2135.
附件下载：