豫西陆院沟金矿是熊耳山地区重要的破碎蚀变岩型金矿, 黄铁矿是其主要的载金矿物, 对黄铁矿主量元素、 微量元素、 同位素等进行测试能够分析金矿的成矿过程, 常规的测试手段主要有电子探针、 激光剥蚀电感耦合等离子质谱等方法, 但这些方法具有测试时间长、 成本高的缺点。 不同温压条件下形成的黄铁矿其光谱特征不同, 对黄铁矿进行激光拉曼测试, 分析其拉曼特征位移峰及半高宽（FWHM）的变化可判断黄铁矿形成的温度和压力, 进一步可推测金矿的成矿过程, 该方法相比于传统的分析测试方法具有经济、 高效的优势。 通过对陆院沟金矿不同标高430~670 m的黄铁矿样品进行拉曼光谱分析发现其379 cm-1附近的特征拉曼位移Ag自标高430~500 m呈现不断增大的趋势, 自标高500~580 m呈现不断减小的趋势, 自标高580~670 m又呈现不断增大的趋势。 Ag拉曼位移一般随着成矿压力的增大而增大, 推断控矿断裂存在两期构造活动, 第一期构造活动破碎带达到标高500 m左右, 第二期构造活动是在第一期的基础上继续向上发展, 达到标高约670 m的范围。 379 cm-1处特征峰半高宽可指示黄铁矿晶体的结晶度和有序度, 一般特征峰半高宽越宽其结晶度、 有序度越差, 黄铁矿结晶沉淀温度越高。 从标高430 m至标高500 m, 载金黄铁矿在379 cm-1附近峰的半高宽从7.94逐渐增大到12.81, 自标高500 m至标高670 m, 其半高宽从12.81逐渐减小到8.81。 推测与两期构造相对应, 存在两期热液活动。 通过对标高430 m处的黄铁矿进行电子探针扫面分析, 发现确实存在两期热液活动, 第一期热液中As元素含量较低, 第二期热液As元素含量较高。 对标高430 m处第二期热液形成的黄铁矿进行拉曼光谱测试, 其Ag为381.86, 指示了较低的结晶沉淀压力; 半高宽为12.80, 指示了较高的黄铁矿结晶沉淀温度。 上述事实证实了推测的地质过程。Multiphase Metallogenesis

含砷黄铁矿、 毒砂是金矿床中重要的载金矿物, 常发育多阶段生长环带结构, 可为认识矿床成因和矿床形成过程提供大量信息。 前人对含砷黄铁矿、 毒砂环带结构的形貌、 成分演化等研究较为充分, 但未见系统的原位拉曼光谱特征相关报道。 同时, 不同环带拉曼谱峰偏移规律的研究也可为认识含砷黄铁矿、 毒砂内部不可见金的赋存状态提供一定参考。 电子探针结果显示, 含砷黄铁矿由内核到外环带（Py1→Py2→Py3）, S和Fe含量先减少后增加, As先增加后减少（Py2中砷含量可达10.86%）。 Au含量与As的变化呈典型正相关, 最多可达0.14%。 毒砂由内核到环带（Apy1→Apy2）, S和Fe含量减少, As相对增加。 原位拉曼分析显示, 含砷黄铁矿不同环带均主要显示三个拉曼峰, 分别对应于黄铁矿的Fe-［S2］2-变形振动峰（Eg）、 Fe-［S2］2-伸缩振动峰（Ag）和S-S伸缩振动峰（Tg）。 内核Py1的拉曼位移集中在345.8~346.9, 382.0~382.9和434.6~434.8 cm-1; 中间环带Py2为 331.9~338.7, 359.2~365.4和404.3~414.2 cm-1; 外环带Py3为343.0~344.9, 375.5~378.3 和417.3~431.5 cm-1。 Py2的拉曼位移相对于Py1和Py3显著向低频偏移, 偏移量3.1~27.2 cm-1。 分析认为黄铁矿拉曼位移的偏移主要与As、 Au离子的替代作用有关。 含砷黄铁矿中不可见金可能以化学结合态形式进入晶格中, 引起化学键力常数和折合质量的变化, 导致拉曼谱峰振动频率变小, 向低频偏移。 毒砂主要发育六个拉曼峰, 分别集中于136.2~139.8, 174.8~179.4, 198.9~200.7, 307.0~314.2, 338.5~343.9和407.8~410.5 cm-1, 与RUEFF数据库中R050071样品以及相关文献报道的数据相似。 此外, Apy2的拉曼位移相对于Apy1略向低频偏移, 偏移量0.7~5.4 cm-1, 认为毒砂拉曼位移的变化主要与As离子类质同象置换S离子引起的振动偏移有关。 白云铺含砷黄铁矿、 毒砂环带结构中原位拉曼光谱特征的研究, 为不同成分黄铁矿、 毒砂矿物的鉴定提供了丰富的拉曼谱学数据, 为揭示不同环带拉曼谱峰的偏移规律, 探讨不可见金的赋存形式提供了重要参考。

黄铁矿是金矿床中重要的载金矿物, 它和金矿的形成有着密切的关系, 通过对黄铁矿开展矿物学研究可以提供矿床成因和找矿勘查等有用信息, 所以对于金矿床中黄铁矿的研究具有重要的意义。 拉曼光谱是对物质分子进行结构分析和定性鉴定的微区分析技术, 近年来大量用于矿物以及包裹体研究中, 而拉曼光谱在黄铁矿方面的应用前人主要在于黄铁矿载金性的研究, 以及高温高压下对黄铁矿的分析等等。 将黄铁矿激光拉曼研究和地质岩相学观察方法相结合, 来进一步探究矿物形成环境及空间变化特征。 选取胶东焦家金矿中的黄铁矿, 通过对不同深度和蚀变带上样品的拉曼光谱特征进行研究, 探讨黄铁矿拉曼特征峰的位移以及半高宽（FWHM）变化特征及其地质意义。 测试结果表明, 黄铁矿Ag拉曼位移随深度变化呈现出正相关分布特征。 矿化带内的黄铁矿样品的谱峰半高宽（中位数）主要集中在3.3 cm-1附近。 绢云岩化带半高宽主要在3.2~5.5 cm-1, 而钾化带黄铁矿样品则位于4.1~8.4 cm-1之间。 由于处在矿化带和不同蚀变带上的黄铁矿半高宽值存在着变化, 暗示了不同蚀变带中黄铁矿结晶度和有序度存在差异。 越靠近矿化带, 黄铁矿的半高宽值越低, 其结晶度较蚀变带高。 整体样品结晶有序度的分布呈现出矿化带＞绢云岩化带＞钾化带的特征, 从浅部钾化带的黄铁矿到矿化带内的黄铁矿, 半高宽逐渐降低, 代表了结晶度持续变好、 有序度不断地增加, 指示黄铁矿形成的温度逐渐降低。 远离矿化带到深部钾化带, 半高宽逐渐升高, 结晶有序度降低, 暗示着矿物形成温度增高。 整体拉曼位移和半高宽数据暗示着上下对称出现的蚀变带中黄铁矿结晶度以及形成温度以矿化带为中心上下也呈现出对称性, 这和岩相学上蚀变带的分布相吻合。 因此, 拉曼光谱对于热液矿床中不同蚀变分带中黄铁矿形成压力以及温度的定性研究提供了一种有效而快捷的测试手段。

基于同步辐射装置的As/S的K边及Fe的L边X射线吸收近边结构光谱（XANES）和X射线衍射（SR-XRD）, 结合扫描电镜（SEM）、 傅里叶红外光谱（FTIR）、 电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）及各项浸出参数的测定, 系统研究了(中度嗜热菌、 嗜热硫化杆菌)浸出砷黄铁矿过程中铁、 砷、 硫的形态转化。 结果表明, 在生物作用下, 砷黄铁矿的溶解速率明显高于化学浸出体系, 伴随矿物溶解释放到溶液中的砷和铁在生物浸出体系中主要为As(Ⅴ)和Fe3+, 而在无菌化学浸出体系则主要为As(Ⅲ)和Fe2+; 细菌胞外多聚物（EPS）在细菌与硫化矿物的相互作用过程中起着至关重要的作用, FTIR的结果表明, 生物浸出体系中吸附在矿物表面的吸附菌的EPS中蛋白质和多糖的含量均高于游离菌EPS; SEM的结果表明, 砷黄铁矿表面在生物浸出过程中逐渐被腐蚀, 且有浸出产物覆盖, 而化学浸出10 d后, 矿物表面依旧比较光滑; SR-XRD的结果表明, 元素硫（S0）、 黄钾铁矾和砷酸铁在生物浸出第4 d生成, 并随时间延长逐渐累积, 最终成为浸出渣中的主要成分。Fe的L边XANES结果表明, 在细菌作用下矿物表面逐渐被Fe(Ⅲ)浸出产物覆盖; As的K边XANES结果表明, 浸出渣中砷的价态包括As(-Ⅰ), As(Ⅲ)和As(Ⅴ), 拟合结果表明, 经过10 d的生物浸出, 砷黄铁矿、 雌黄（As2S3）和砷酸铁在矿渣中所占的比例分别为18.6%, 23.5%和57.9%, 化学浸出10 d后, 矿渣中除未溶解的砷黄铁矿外, 仅有少量砷酸铁（6.2%）形成; S的K边XANES拟合结果表明, 经过10 d的生物浸出, 砷黄铁矿、 S0、 硫代硫酸盐、 施氏矿物和黄钾铁矾在矿渣中所占的比例分别为15.3%, 23.7%, 3.5%, 11.3%和46.2%, 而在化学浸出10 d后的矿渣中, 仅拟合到少量S0（7.8%）。 基于上述结果可以得出, 铁、 砷、 硫在砷黄铁矿生物作用下的形态转化过程分别为: Fe(Ⅱ)-Fe(Ⅲ), As(-Ⅰ)-As(Ⅲ)-As(Ⅴ), S-→S0→S2O2-3→SO2-4。 结合溶液中的浸出参数发现, 随着S0、 黄钾铁矾、 砷酸铁和雌黄的大量累积, 砷黄铁矿的生物浸出严重受阻。 硫代硫酸盐的生成表明砷黄铁矿的溶解途径与黄铁矿相似。

过渡金属硫化物黄铁矿是一种优异的光伏材料, 掺杂改性是提高黄铁矿光伏性能的一种重要手段。 为了探究不同Co掺杂量对黄铁矿的晶体结构和吸光性能的影响, 采用热硫化法在360℃时制备出了纳-微米黄铁矿样品。 利用Ｘ射线衍射(XRD)和多功能场发射扫描式电子显微镜(FESEM)分析了样品的晶体结构、 形貌特征和晶粒尺寸; 利用能谱仪(EDS)分析了样品的化学成分, 并通过紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)表征了样品的光吸收性能和禁带宽度的变化。 结果表明, 掺Co并未改变黄铁矿的立方晶型结构, 但与未掺杂黄铁矿相比, 样品结晶度变差, 晶粒发生团聚, 尺寸在1～1.45 μm范围内; 掺Co量的增加会导致晶粒尺度略微减小, 但影响不大。 EDS检测表明, 实际样品的掺杂并不均匀, 当掺Co量小于7 at%时, 测试值小于名义掺杂量; 而当掺Co量大于7 at%时, Co易发生富集。 S/(Fe+Co)的比值在1.92～2.05范围内, 表明样品内部的点缺陷数量的变化。 反射光谱表明制备样品的禁带宽度Eg在0.57～0.72 eV之间。 禁带宽度Eg随着掺杂量的增加, 呈现出先减小(Co 3 at%)后增加(Co 5～9 at%)的趋势。 掺Co量从0%增加3 at%时, 样品内部产生的点缺陷数目增多, 形成的附加能级会导致禁带宽度Eg窄化; 随着掺Co量进一步增加, S/(Fe+Co)比值更接近于2, 晶体结构更趋完善, Fe空位或S间隙点缺陷比率降低, 禁带宽度Eg趋近于本征特征, 会导致禁带宽度Eg宽化; 另外, 随着Co含量的提高, 物相中微量的CoS2相增多, 亦会导致较高掺Co量样品的禁带宽度有所宽化。 掺Co量在9 at%的样品的禁带宽度为0.72 eV, 大于同温度条件下未掺杂样品的禁带宽度0.65 eV, 禁带宽度的宽化在理论上有利于提高样品的光电转换效率。

通过测试西石门金矿中不同矿段、 不同期次的黄铁矿样品的拉曼谱峰, 探讨了该区含金黄铁矿拉曼谱峰位移的变化特征及其矿床学意义。 测量结果表明: 在240～600 cm-1范围内, 黄铁矿的拉曼谱峰表现为Fe—［S2］2和Au+—［S2］2-的伸缩振动。 不同矿段、 不同世代的黄铁矿样品的拉曼图谱位移具明显规律性: 矿化最优的330矿段, 黄铁矿的拉曼图谱位移相对于290和370矿段, Au+—［S2］2-的伸缩振动变化大, 其拉曼谱峰偏的强度大并向低频率偏移明显； 反之, 矿化差的370矿段, Fe—［S2］2的伸缩振动变化大, 强度小, 拉曼位移频率变化较小； 同一矿段、 不同世代的黄铁矿样品, 其拉曼谱峰变化也具有以上规律: 第Ⅰ世代黄铁矿, 拉曼强度最大, 拉曼谱峰向低频偏移不明显； 反之, 主成矿期(Ⅱ, Ⅲ世代)的黄铁矿, 拉曼谱峰强度较小, 向低频偏移大。 这表明: 对不同矿段、 不同期次的黄铁矿颗粒进行拉曼谱峰测试, 可以为推测其含金性及所处的地质环境提供依据。

选取皖北卧龙湖煤矿岩浆侵入区, 研究其岩-煤蚀变带内不同形态和期次FeS2的拉曼光谱特征。 结果显示, 依据峰型组合(M)、 拉曼位移(Δν)和散射强度(I)的不同, 各样品数据可以划分为Ⅰ型、 Ⅱ型和Ⅲ型3类。 Ⅰ型样品发育5个较强的散射峰, Eg值(1.16～1.59×103)和Ag值(2.33～2.53×103)均较高, Tg值(0.20～0.27×103)一般较低。 与之不同, Ⅱ型样品拉曼谱线上仅可见到前3个散射峰, 不发育后2个散射峰; 其Eg值、 Ag值及Tg值均与Ⅰ型相似。 Ⅲ型样品与前两类均不同, 仅发育327.6～328.8和389.0～390.1 cm-1两个较强的散射峰, 样品Eg值(0.94～1.14×103)较高, Ag值(0.27～0.33×103)较低, Tg值低于检测限。 分析表明, Ⅰ型样品的前三个散射峰分别为与黄铁矿的Fe-［S2］2-变形振动、 伸缩振动和S—S伸缩振动相关; 后两个散射峰分别与石墨微晶振动和石墨晶面内C—C伸缩振动对应, 展现出黄铁矿特征和天然焦的共同特征, 推测为遭受天然焦混染的黄铁矿混晶。 Ⅱ型样品发育前3个散射峰, 指示其为典型的黄铁矿晶体; 而Ⅲ型样品的谱峰特征与白铁矿相似, 推测其有可能为黄铁矿的低温白铁矿变晶。 进一步分析还表明, Ⅰ型和Ⅱ型拉曼散射强度相近, Ⅲ型样品较前二者明显偏低, 暗示Ⅰ型和Ⅱ型样品形成压力相近, 而Ⅲ型样品形成压力较低; 三者Ag峰分别依次较前者向高频偏移4.4～6.7和4.5～8.4 cm-1, 这指示Ⅰ型、 Ⅱ型和Ⅲ型样品的形成温度依次显著降低。 依据上述光谱证据认为, 淮北卧龙湖煤矿内蚀变煤和过渡带内黄铁矿均为中高温产物, 应为岩-煤蚀变过程中的产物; 而侵入岩内发育黄铁矿的低温白铁矿变体很可能为岩体固结后的次生产物。

立方晶系的黄铁矿型FeS2薄膜具有高的吸收系数，并且其组成元素储量丰富，无毒，环境相容性好，有望成为新一代薄膜太阳电池吸收层材料。介绍了FeS2的光学特性并详细阐述了FeS2薄膜的制备方法和各工艺方法的特点，叙述了FeS2掺杂改性方面的一些重要研究进展。

硒是生物生长所需的微量元素, 但是过度摄入对人体是有害的。主要利用X射线光电子能谱仪(X-ray photoelectron spectroscopy, XPS)分析了湿法制备的黄铁矿去除水中Se(Ⅳ)的产物形态。利用X射线衍射仪(X-ray diffraction, XRD)和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)对湿法球磨制备的黄铁矿进行了表征。XRD图谱表明该法制备的黄铁矿纯度较高, 图谱中除了FeS2特征衍射峰外基本没有杂峰;SEM观测发现处理后的黄铁矿颗粒形状接近球形, 尺寸在80～180 nm范围内。上述相关表征结果表明, 湿法球磨制备的黄铁矿具有颗粒粒径更小、比表面积更大、反应活性更高等优点。实验结果表明, 在12 h反应时间内, 该法制备的黄铁矿颗粒对初始浓度为20 mg·L-1的Se(Ⅳ)去除效率达到95%。对该组实验数据进行动力学拟合, 其结果满足准一级动力学方程, 表观反应速率常数kobs为0.26 h-1。XPS分析得到如下结论: (1)反应后黄铁矿中铁和硫的结合能均有所降低, 即黄铁矿表面出现了新价态的铁元素和硫元素;(2)在反应后的黄铁矿表面有新形态的硒—Se(0)形成, 同时也检测到了Se(Ⅳ)形态, 但Se(0)的含量占主导优势。由此推测, 黄铁矿去除水体中的Se(Ⅳ)以氧化还原为主, 同时伴随着吸附反应。该结果对于利用黄铁矿去除水体中具有高毒性的Se(Ⅳ)具有重要的理论意义和实际应用价值。

选取粤西官山嶂岩体眼球状花岗岩 研究其内不同形态和期次FeS2的拉曼光谱特征。 结果显示各组样品拉曼位移(Δν)、 散射强度(Ι)及其半高宽(FHWM)明显不同。 分析表明 条带状样品拉曼位移Δν1, Δν2, Δν3分别位于318, 381和440 cm-1附近; 而骸晶样品对应值分布于344, 379和430 cm-1附近; 且与后者相比 变形、 自形样品对应Δν分别较向低频偏移。 条带状样品ΙEgΙAgΙTg 而其余样品ΙEg≈ΙAgΙTg; 且自骸晶样品向自形、 变形样品Ι及FHWM值均依次增大。 上述光谱证据指示 条带状样品Δν及Ι与白铁矿相似 而其余样品均展现出黄铁矿的特征。 与骸晶样品相比变形、 自形样品Δν向低频偏移 表明后二者形成温度依次增高; 骸晶、 自形、 变形样品Ι及FHWM递增表明三者形成压力依次明显增大。 据此 研究认为官山嶂岩体内黄铁矿形成先后经历了: 白铁矿期→高压黄铁矿期→高温黄铁矿期→常温常压蚀变期。