红砂岩具有遇水软化的特性，通过与石灰岩集料对比，研究了红砂岩粗、细集料硬度与抗软化性能及其对水泥稳定基层(水稳基层)强度与抗软化性能的影响规律，并通过界限含水率、XRD与SEM测试，对比了红砂岩、石灰岩集料浸水前后的矿物成分与微观形貌。结果表明，红砂岩集料浸水后质量减少，硬度降低，抗软化性变差，制备的红砂岩水稳基层强度、软化系数低于石灰岩水稳基层，但红砂岩粗集料制备的水稳基层强度、软化系数降低幅度小于红砂岩细集料制备的水稳基层。红砂岩集料中的黏土矿物遇水崩解剥落、膨胀疏松化是红砂岩水稳基层强度、软化系数降低的主要原因。本研究可以为红砂岩在路面基层材料中的组成设计与工程应用提供理论参考。

天然黏土矿物资源丰富、成本低廉、具有丰富的孔隙结构和稳定的化学性质，是实现减排和碳循环的一类优良固体吸附剂基体材料。本文概述了黏土矿物适用于CO2固体吸附剂制备的结构特征，对高岭石、埃洛石、蒙脱石、凹凸棒石、海泡石和蛭石等黏土矿物基CO2固体吸附剂进行了综述。介绍了其在工业烟气捕集及沼气提纯技术中的应用，最后指出合成吸附容量高、选择性强、吸附温区大、适用于产业化应用的黏土矿物基CO2固体吸附剂并建立理论吸附模型是今后的研究重点。

锂离子电池已被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和电网等领域, 深刻地影响着人们的日常生活。但是受限于其低的能量密度、安全性等问题, 需开发稳定、高效的电化学存储材料。黏土矿物因其独特的纳米结构、丰富的活性位点、高的比表面积、丰富的储量和低成本等优点, 在锂二次电池领域有着广阔的应用前景。本文首先介绍了黏土矿物纳米材料的分类、结构和化学组成等。然后, 综述了黏土矿物纳米材料在锂二次电池隔膜和固态电解质隔膜方面的应用研究进展。最后, 总结了黏土矿物在电化学储能领域的优势和不足, 并展望了其未来发展趋势。

土壤是由大小不同、 形状各异的颗粒组成, 其中土壤粘粒矿物是土壤的重要组成部分之一, 它不仅蕴含着土壤的形成轨迹、 发生学特征以及成土环境的变化, 而且还能够对土壤中的营养物质以及水分起到保蓄的作用。 同时, 由于不同类型土壤的粘粒矿物组成不尽相同, 不同利用方式以及长期定位施肥都会对土壤粘粒矿物的演变产生影响, 因此研究土壤粘粒矿物的组成及演变规律, 可以更加全面的了解不同类型土壤之间的发生学规律, 对探究土壤肥力的可持续性具有重要意义。 目前对土壤粘粒矿物展开研究已经成为农业绿色发展研究的重点之一, X射线衍射分析法(XRD)作为研究土壤粘粒矿物最有效的手段, 具有方便、 快捷、 测量精度高以及对样品无污染等优点, 近年来受到国内外学者的广泛关注。 文章介绍了X射线衍射分析法测定土壤粘粒矿物的基本原理和分析方法, 综述了该技术在测定土壤粘粒矿物方面的国内外研究进展, 并对X射线衍射分析法测定粘粒矿物的应用前景进行了展望。 应用XRD对土壤粘粒矿物进行研究, 结合传统分析方法对土壤基本性质进行测定, 可以揭示不同类型土壤的粘粒矿物组成及差异, 以及不同利用方式下的土壤粘粒矿物的组成和演变规律, 从而为土壤肥力的可持续利用及农业绿色发展提供理论基础和技术支撑。 目前有关土壤粘粒矿物演变展开的研究多集中于长期定位施肥处理上, 而对于长期秸秆还田以及不同耕作方式引起的土壤粘粒矿物演变的研究却非常少, 相信未来, XRD可以被应用到土壤研究的更多方面, 为农业绿色发展做出贡献。

粘土矿物在催化木质素形成腐殖质方面具有重要贡献。 为有效阐明微生物-木质素-粘土矿物三者间的关系, 探明矿物-菌体残留物的结构特征, 采用液体摇瓶培养法, 以木质素为碳源, 通过添加高岭石和蒙脱石, 在接种复合菌剂后启动110 d液体培养, 期间动态收集矿物-菌体残留物, 利用傅里叶红外光谱及扫描电子显微镜技术对其结构特性进行了研究。 结果表明: 高岭石颗粒边缘多由管状体卷曲而成, 在参与微生物利用木质素形成矿物-菌体残留物后, 连片状细小颗粒结构进一步团聚, 结合更加紧凑, 短管状结构增多, 但整体仍保持多水高岭石的结构特征; 在初始富营养条件下, 高岭石能够促进微生物繁衍, 使大量菌体聚集于高岭石表面, 掩蔽了Si—O和Si—O—Al键, 且矿物-菌体残留物中脂族碳结构比例增加; 菌体中多糖物质通过含氧官能团与高岭石表面的水化层在多个部位形成氢键, 氢键的形成对于高岭石稳定木质素及其降解产物具有重要作用, 芳香碳结构比例和多糖类物质含量随培养时间逐渐增加, 而后复合菌株对掩蔽在矿物表面的菌体进行二次利用, 使高岭石Si—O—Al键重现; 蒙脱石多由浑圆的颗粒结构组成, 接种微生物可使其表面产生溶蚀, 团粒结构遭到破碎; 与10 d相比, 历经30 d培养所得矿物-菌体残留物中的多糖类物质增多, 使原本归属蒙脱石Si—O—Si及Si—O结构的1 034~1 038 cm-1处吸收峰强度增加, 而后因多糖类物质与蒙脱石表面羟基发生缔合, 又使该处吸收峰强度减弱, 同时发生了氢键键合, 该作用是蒙脱石-微生物-木质素间相互作用、 形成矿物-菌体残留物的主要机制; 高岭石在稳定有机碳方面的能力要高于蒙脱石, 更易促进HS前体物质的形成。

利用1991年—2013年国家紫色土肥力与肥料效益监测站长期定位试验的土壤样品, 采用X射线衍射(XRD)光谱分析技术, 研究了22年长期钾素投入亏缺和盈余处理中性紫色土壤钾素含量及含钾类矿物的演变特征。 XRD图谱分析发现, 长期钾素亏缺处理导致土壤云母、 钾长石等含钾类原生矿物加速风化, 表现为连续施肥22年<连续施肥12年<原始土壤, 同时促进了蒙脱石的形成; 长期钾素盈余处理土壤云母、 钾长石等原生矿物风化程度虽得到有效缓解, 但较原始土壤相比仍有明显风化。 土壤含钾类粘土矿物的演变与原生矿物变化相似, 长期钾素亏缺导致土壤粘粒中伊利石发生了明显崩解, 且随着施肥年限的增加, 粘粒中伊利石的含量随之减少, 长期钾素盈余处理明显缓解了伊利石的风化进程; 但是无论是钾素亏缺或盈余处理都出现土壤中伊利石的风化崩解, 同时伴随蒙脱石等膨胀型矿物的形成, 现有的钾素盈余水平也不能阻止土壤含钾类矿物的风化崩解。 另外, 长期钾素亏缺导致土壤中速效钾和缓效钾含量逐年降低, 22年分别降低62.0%和37.4%; 而钾素盈余处理提高了土壤速效钾含量, 但缓效钾呈现下降趋势; 土壤伊利石的风化程度和土壤缓效钾的演变趋势相吻合。 表明中性紫色土壤中伊利石是土壤缓效钾的主要来源, 长期钾素亏缺会造成土壤钾素枯竭和含钾类矿物的加速风化崩解, 降低土壤供钾能力。

汶川地震在北川县擂鼓镇和赵家沟村一带产生了一系列的同震地表破裂带, 采集破裂带内的同震断层泥, 同时采集了平武县南坝镇断裂带中的老断层泥。 采用X射线衍射和红外吸收光谱对新老断层泥样品进行测试, 综合分析其矿物成分、 粘土矿物含量及组合等特征。 分析结果显示新老断层泥的矿物成分存在较为明显的差异, 老断层泥主要由围岩的碎屑或碎粉组成, 而新鲜断层泥的主要成分则为粘土矿物。 其中新鲜断层泥中的粘土矿物成分主要为伊利石、 蒙脱石和伊蒙混层, 这一粘土矿物组合表明断层活动的演化环境主要为温暖湿润的环境, 粘土矿物所受构造应力变质作用主要表现为低温低压的浅变质作用, 这也一定程度上指示了该区域断层最新的活动方式可能是蠕移。 前人对汶川地震带断层泥的研究主要集中在其力学性质和结构以及构造方面, 而本文的研究则主要通过断层泥中矿物成分和粘土矿物含量的特征来判定断层活动的物理化学环境, 这对于断层环境演化和地震的活动机制研究具有重要的科学意义。