中国粉体网讯  尖晶石（Spinel）在矿物学中属尖晶石族，化学式为MgAl₂O₄（即镁铝氧化物），其中Mg可以被Fe²⁺、Zn、Mn、Ni置换，Al可以被Fe³⁺、Cr置换，可以形成许多种类的尖晶石矿物。其中，能作为宝石的，几乎都是透明的镁尖晶石，在自然界中，纯的镁尖晶石极罕见。通常，其成分中常含有少量的Fe²⁺、Fe3⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Co2⁺等色素离子，因而使它呈现出不同的颜色。除了最著名的红色之外，还包括橙色、粉色、紫色、蓝色、绿色等色调。尖晶石属于等轴晶系，晶体呈八面体，摩氏硬度为8，具玻璃光泽，透明至半透明。

尖晶石可以人工合成，其熔点为2135度，耐火度约为1900度。具有高温稳定性、优异的硬度、化学性质稳定以及耐酸和耐碱的优点。

尖晶石晶体结构

尖晶石晶体结构属于立方晶系Fd-3m空间群，通式为AB2O4，尖晶石晶胞有24个阳离子，32个阴离子。一般A离子是+2价的阳离子，B离子为+3价的阳离子，但也有少数A离子是+4价的阳离子，B离子为+2价的阳离子。在正尖晶石结构中，A离子占据四面体位中心，B离子占据八面体位中心；在反尖晶石中，A离子占据八面体位中心，50%的B离子占据四面体位中心，50%的B离子占据八面体位中心；在混尖晶石中，既有正尖晶石的部分也有反尖晶石的部分。

尖晶石晶体结构示意图

尖晶石分布

从世界主要尖晶石产地分布地图上来看，尖晶石的产地集中分布于东南亚一带。这一地区的尖晶石要数缅甸、斯里兰卡、泰国的红色尖晶石和蓝色尖晶石最为著名。最好的红色、粉色、橙色尖晶石产自缅甸抹谷地区，最好的蓝色和紫色尖晶石则产自斯里兰卡和越南。阿富汗曾出产过大颗粒的红色尖晶石。泰国则盛产黑色尖晶石。浅色的尖晶石在巴基斯坦北部邻近罕莎（Hunza）山区、马达加斯加伊拉卡卡（Ilakaka）以及坦桑尼亚通杜鲁（Tunduru）也有产出。我国古代的皇室尖晶石多来自于这些东南亚的邻国。近30年来，在我国云南等地也陆续发现了一些尖晶石矿点。

尖晶石用途

尖晶石的高硬度、化学热稳定性、高熔点、低热膨胀性等优良性质集中体现在冶金、玻璃、水泥、陶瓷等行业，透明色美的天然矿物还可以作为宝石。

尖晶石轴承

由火焰熔融法制造的尖晶石单晶，用作钟表及其他精密机械的宝石轴承。与红宝石相比，支轴发生变形的情况较少，是最好的一种轴承材料。该材料的优点是其硬度不随方向而变化。

尖晶石颜料

尖晶石颜料用作油彩、陶瓷的彩釉或色料。当作彩色使用时，以尖晶石的形式加入，比用通常的氧化物着色剂得到的颜色更为鲜艳，并且容易达到稳定状态。

尖晶石瓷质绝缘体

这种瓷质绝缘体是在分子比相当于尖晶石的MgO和Al2O3配料中添加一定量的SiO2制成的。Al2O3的一部分是以有可塑性的高岭土加入，瓷化温度随着SiO2的增加而下降，为1450~1550℃；但如将配料的一部分用滑石取代，瓷化温度会进一步下降，可降低到1320℃。

从电性能来看，纯尖晶石的介电损耗为2.66%，若添加10~20%的SiO2，其介电损耗可降低10%，成为比滑石还好的良质低损耗绝缘体。

尖晶石质耐火材料

尖晶石的高硬度、化学热稳定性、高熔点、低热膨胀性等优良性质集中体现在冶金、玻璃、水泥等行业中的耐火材料制作。

多晶陶瓷

采用高纯超细尖晶石粉体，通过真空热压可以制得尖晶石透明多晶陶瓷。透明尖晶石陶瓷还可用作远红外波段窗口材料，其透过波段从紫外、红外到毫米波，以适应导弹制导系统多种制导方式的要求。

催化剂

尖晶石在化学反应中广泛地用作催化剂和催化剂载体，并在很多反应中起重要作用，如烷烃、烯烃、醇等的脱氢、F-T合成、合成NH3、过氧化物分解反应等，也可用于环保催化中去除NOx、脱SO₂、含酚废水处理等。

￭尖晶石应用于电催化体系

近年来，尖晶石催化剂已被广泛用于ORR和OER，如NiCo₂O₄、MnFe₂O₄、CoXMn_3-XO₄、Co₃O₄/rmGO（还原的氧化石墨烯）、LiMn₂O₄等，它以优异的电催化性能为贵金属制备ORR的高效催化剂提供了有可能的替代方法。

￭尖晶石应用于光催化体系

尖晶石型化合物作为一种新型光催化剂，其禁带宽度较小、太阳光利用率较高。这种材料可以在可见光照射下具有光催化活性。如TiO₂、ZnS和SrTiO₃，由于它们的带隙宽而在紫外线照射下是有效的，铁氧体的优点是具有能吸收可见光的带隙以及尖晶石晶体结构，每个铁氧体具有大约2eV或更小宽度的带隙，从而使其在可见光照射下有效。而诸如NiFe₂O₄、MgFe₂O₄、ZnFe₂O₄、CuFe₂O₄，则由于其带隙较小而可以有效利用可见光。

￭尖晶石应用于甲醇水蒸气重整的催化体系

铜基尖晶石催化甲醇重整制氢（MSR）反应。铜基催化剂由于其低成本、高选择性和低温反应条件而在化工、新能源、精细化学品加工等领域中有着广泛的应用，如甲醇重整制氢、二甲醚重整、水煤气变换等。然而，大多数铜催化剂的活性随着时间的推移逐渐下降，其中一个主要原因是铜颗粒的热烧结。

参考资料：

￭张荣斌等.尖晶石表面结构与催化性能的研究进展

￭尖晶石：全球最著名的“替身”

￭矿材网

￭百度百科