攀枝花西昌地区区域地质地图
钛铁矿类芬顿催化降解过程
引言
为展现学院大学生创新创业训练项目最新进展，营造浓厚科研学术氛围，激励和引领学生科研项目向更高层次和更深程度推进，“踔厉奋发，行健不息——孙越崎学院大创项目中期进展汇报”系列推文将为同学们展示优秀大创项目的进展情况和阶段性成果。
项目名称：
攀西钒钛磁铁矿显微结构特征及降解多环芳烃效应研究
指导教师：
王坤
项目负责人：
秦颖
No.1项目背景
如今，矿物、化工生产加工过程中产生的大量有害物质排放到了水体环境当中，对人类本身及其生存环境构成了严重威胁，环境矿物学也因此应运而生。与此密切相关的环境矿物材料---磁铁矿对环境物质的迁移与转化行为具有重要的影响。鉴于此，来自孙越崎学院特色2020-03班的秦颖作为项目负责人，与资源与地球科学学院的三位同学一起，组成项目团队，在王坤老师的带领下，启发新思、开拓研新，开启了“攀西钒钛磁铁矿显微结构特征及降解多环芳烃效应”项目的研究之旅，预期在此领域发表论文1-2篇，提供解决问题的创新想法。
秦颖及其团队经过调查分析后总结出，在自然环境中，矿物催化的类芬顿反应研究是一个新兴的多学科交叉的研究方向,至今在地球化学和环境矿物学领域的相关报道还很少。目前已有的相关研究大部分着重于探讨磁铁矿和过渡金属掺杂磁铁矿的催化降解能力及其影响因素，所采用的磁铁矿基本上是实验室条件下合成的单相材料，很少关注天然磁铁矿的催化降解能力。而事实上，天然磁铁矿种类繁多，钛、钒、铬等过渡金属元素往往通过固溶等形式赋存在磁铁矿中。以四川攀枝花钒钛磁铁矿为例，其主要矿物为钛磁铁矿和钛铁矿，同含有少量的赤铁矿、针铁矿等含铁矿物。
以大道行思，换水木明瑟。秦颖及其团队欲通过本项目，研究钒钛磁铁矿显微结构特征及微量元素赋存状态成因，阐明实验室合成与天然钒钛磁铁矿性能差异，揭示钒钛磁铁矿的环境效应与净化污染机制。这有利于实现资源的深度开发与利用，对于开发新型环境矿物材料提供理论与技术支持具有重要指示作用，并有望开辟天然钒钛磁铁矿应用于环境污染治理与修复的新领域。
No.2项目内容
（1）查明攀西地区钒钛磁铁矿的显微结构特征
选取攀枝花、红格两个超大型钒钛磁铁矿矿床中多种铁钛氧化物矿石为研究对象，查明矿石结构、构造、矿物组成，磁铁矿中出溶体物相种类、含量、分布以及磁铁矿的晶胞参数。
（2）天然磁铁矿中微量元素掺杂情况
天然磁铁矿中除了Fe、O两种元素，还通常以类质同象、纳米包体等形式赋含V、Ti、Cr、Al、Mn、Mg等多种元素。在对矿石显微结构进行研究的基础上，进一步探究赋含微量元素种类及含量和微量元素赋存状态。
（3）天然钒钛磁铁矿催化去除多环芳烃性能与机制
利用天然钒钛磁铁矿与H2O2构建异相Fenton催化体系，萘酚为目标多环芳烃污染物，分析萘酚降解效率；定性定量分析体系中自由基的类型与含量，探讨萘酚降解中间产物生成情况；结合体系中H2O2分解效率、•OH生成率、萘酚降解途径以及钒钛磁铁矿结构性质与表面性质，查明磁铁矿结构及微量元素特性与多环芳烃降解之间的相关性，揭示钒钛磁铁矿的反应机制与环境效应。
No.3项目研发过程
“少年何妨梦摘星，敢挽桑弓射玉衡”，好的想法更重要在于赋予实践。秦颖及其团队不断求索，研究出技术路线如下：
准备天然样品和切片，进行基本手标本鉴定和光性鉴定。利用EDS、XRD、EPMA、SEM等技术, 查明天然样品的显微结构特征,如矿物组成、矿石结构、构造，磁铁矿中出溶体物相种类、分布、含量，以及磁铁矿的晶胞参数。通过LA-ICPMS、XRD、EPMA、XPS、TEM等科学方法，测定天然样品中赋含微量元素种类及含量, 并分析微量元素赋存状态。使用HPLC、ICP、邻菲罗啉显色法、自由基捕获实验、EPR 、GC-MS分析等技术，在实验室备用天然钒钛磁铁矿与H2O2构建异相Fenton催化体系，选取萘酚为目标多环芳烃污染物，测定萘酚降解效率、催化降解过程中生成的自由基数量和种类。结合实验数据，探究磁铁矿显微结构及微量元素特性与多环芳烃降解之间的相关性。
No.4项目已取得的成果
一分耕耘，一分收获。目前，秦颖及其团队通过不懈努力，成功发表EI论文一篇，成果如下：
No.5感悟与思考
砥砺深耕，笃行致远，艰难困苦，玉汝于成。回望备战的来时路，本项目负责人秦颖，有感而发：“这是我第一次参加大学生创新创业训练项目，也是第一次近距离接触到专业相关的科研。地球科学并不像表面看起来那么枯燥乏味，相反当你深入学习了解，一切有关地球的起源秘密被揭开都会带来无穷的吸引力和乐趣。参加大创项目不同于日常的专业课学习，创新训练需要大量的专业知识储备并且会耗费额外的休息时间和精力去完成。在初期准备中我遇到很多问题，比如受疫情影响无法进入实验室、样品来源受阻、实验可行度不高等等，但是在学院、老师和同学的帮助下都得到顺利解决。尽管项目还在中期阶段，但目前为止的研究内容都已顺利完成，相信明年结题时能交出一份满意的答卷。深入科研难，创造有价值的学术成果更难。在这个‘努力也未必成功’的世界,我们在过程中很想放弃，但‘古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚韧不拔之志’，要自我深谙‘你能做到的，努力不会白费’。”