溶液结晶中晶体形态与结构调控

综述了化学因素(溶剂和添加剂等)和工程因素(过饱和度,晶种和搅拌等)对溶液结晶中晶体形态与结构的影响,分析了这些因素会影响溶质分子在溶液主体中的聚集形式及其在晶体界面的扩散和吸附过程,进而影响晶体的成核和生长机理及速率,并由此改变最终产品的形貌和结构。调控结晶工艺参数和优化操作条件可得到目标结晶产物。     

同离子效应对半水硫酸钙形貌的调控机理

以生石膏为原料,利用钙离子的同离子效应对水热法制备半水硫酸钙晶体形貌进行调控。采用扫描电镜(SEM)对晶体产品进行了表征,并通过溶液化学、电导率、X射线光电子能谱(XPS)和X射线能谱仪(EDS)等方法研究了钙离子影响半水硫酸钙形貌的作用机理。结果表明,钙离子的同离子效应对半水硫酸钙晶体的形貌有明显的调控作用,随着其用量增大,可使晶体形貌由纤维状转变为柱状、板状和颗粒状。钙离子调控晶体形貌的原因在于:钙离子的同离子效应可明显减弱溶液电导率的增大速率,进而抑制二水硫酸钙的溶解。此外,过量的钙离子还会吸附在晶体表面,使半水硫酸钙晶体C轴方向生长受到阻碍,进而导致半水硫酸钙晶体形貌发生变化。研究可为提高半水硫酸钙晶须生产质量提供一定理论依据。     

添加剂调控半水石膏晶体生长研究进展

通过添加剂调控制备形貌各异、结晶良好的半水石膏晶体备受关注。简述了有机添加剂、无机添加剂及复合添加剂调控半水石膏晶体生长成纤维状石膏晶须或短柱状高强α石膏的研究现状;总结并评述了有机、无机两类添加剂对半水石膏晶体成核和生长过程的调控机制;分析了该领域亟待深入研究的问题,为半水石膏晶体及同类晶体材料的结晶生长控制提供了参考。     

有机晶体多晶型调控研究进展

近些年涌现出许多新型的多晶型调控方法,其中利用添加剂和界面组装对有机晶体多晶型进行调控已成为研究热点。分子模拟可以在分子水平上研究晶体结构形貌及异相成核中的界面作用机理,因此被广泛应用于揭示晶体成核和生长过程中的关键问题。文中综述了近些年来国内外利用添加剂和界面组装技术调控有机晶体多晶型的实验研究进展,以及利用分子模拟方法预测晶体形貌进而探索界面分子作用调控多晶型机理的研究进展。最后,对多晶型实验和模拟方面的研究手段进行了总结和展望。     

表面活性物质对无机盐结晶行为影响的机理

综述了表面活性物质对无机盐结晶行为影响的主要方式和机理.表面活性物质影响无机盐结晶行为的主要方式有进入晶体形成杂质和选择性吸附在晶面上(能被结晶成分置换但不进入晶体),后者更常见.表面活性物质对无机盐结晶行为影响的机理较复杂,其在不同晶面的选择吸附能影响晶体形态,通过对不同多形体的选择吸附能影响多形体生长.表面活性物质也能影响结晶成分由溶液向晶体表面的扩散,与结晶成分络合后能影响结晶过程.要对表面活性物质对无机盐结晶行为影响的机理进行深入考虑,需在分子水平上建立结晶过程中晶体界面变化情况实时检测的可靠试验技术,并在此基础上进行更深入的理论研究.     

方石英和鳞石英晶体形貌学的探讨

前言晶体形貌是晶体生长全过程的反映。认识晶体形貌的目的,更在于理解晶体的生长机制。晶体的形貌取决于晶体结构及其生长环境两个因素。在平衡条件下晶体不生长也不溶解,常见的晶体形貌一般是在非平衡条件下的阶段产物,可谓之“生长形”。而玻璃结石中的析晶体,正是伴随玻璃生产过程中的产物,这类析晶体的形貌特征,由于     

92%Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-8%PbTiO3晶体的生长缺陷和形貌

应用环境扫描电子显微术（ESEM）和同步辐射X射线白光形貌术研究了92％Pb(Zn1/3Nb2/3)O3-8%PbTiO3晶体的表面形貌和缺陷，为生长高质量的该单晶材料提供重要的参考。从晶体自然显露面（111）面的ESEM缺陷形貌像中，观察并研究了诸如生长丘，位错蚀坑，小角晶界，包裹物，空洞或裂缝等生长缺陷，并分析了导致这些缺陷出现的原因是生长过程中的温度波动，过快的降温速度等因素。从该晶体的同步辐射X射线白光形貌像中也观察到了包裹物或空洞等缺陷。由该晶体表面出现的直形台阶，多层板块状台阶结构及其精细结构的ESEM形貌像可知，在PZN－8％PT晶体的高温溶液法生长中，起主导作用的生长机制为二维成核层状生长机制。     

限域空间内的结晶研究进展

在经典成核理论基础之上,综述了无机、有机化合物和大分子聚合物等几类物质在不同的限域空间内的结晶行为,并与普通溶液结晶行为进行了比较。分析了不同限域空间对晶体的成核、生长以及相转化产生的影响,如成核速率、生长取向、晶型种类等。研究表明,在高度分散的纳米孔基质中,孔径尺寸、形貌对晶体成核与生长的控制机理不同,从而影响了最终的晶体结构。     

碳化法形貌可控制备碳酸钙的研究

碳化法通常只能获得立方结构的碳酸钙。采用碳化法,通过调控反应温度、晶型控制剂种类(无机或有机)和反应时间等条件,分别得到了不同形貌的碳酸钙,包括立方状、棒状、片状、无定型以及纺锤状的碳酸钙粒子,实现了碳酸钙形貌的可控合成。此外,对碳酸钙不同形貌的形成机理进行了初步分析。结果表明:反应温度与反应时间对碳酸钙颗粒的成核与生长速率起着重要的作用,而晶型控制剂主要对晶粒的生长方向产生影响。选取棒状碳酸钙的形成过程,通过考察反应时间对碳酸钙形貌的影响,得出棒状碳酸钙晶体的形成机理是溶解再结晶过程。     

添加剂作用下阿司匹林结晶模拟和实验研究

晶体形貌作为晶体产品的重要质量指标,不仅会影响产品流动性、稳定性、溶出速率和生物可利用度等产品的质量指标,还会对过滤、干燥、压片等下游操作造成影响。通过分子模拟的方法指导阿司匹林冷却-反溶剂结晶过程的添加剂筛选,以添加剂作为晶体形貌的改性剂,降低阿司匹林晶体的长径比优化晶体形貌。通过单因素实验考查了添加剂浓度、晶种加入量、降温速率、搅拌速率和加水速率对阿司匹林晶体产品形貌、流动性和粒度分布等的影响,确定了较优的工艺条件。实验结果表明加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）作为添加剂可以降低阿司匹林晶体长径比,获得形貌为短棱柱状的晶体产品,能够显著改变晶体形貌优化产品的流动性。     

碱式碳酸镁微球的反应结晶过程

碱式碳酸镁是一种重要的化工产品和原料。实验提供一种反应结晶直接制备碱式碳酸镁微球的方法,考察了搅拌时间、反应温度和反应物浓度对产物形貌和粒度的影响,分析了其形成机制。结果表明,采用控制搅拌时间的方法,制备出粒度在10～43 μm、变异系数为28%～43%的尺寸可控、形态良好的碱式碳酸镁微球。通过对结晶过程晶型晶貌研究发现,氯化镁和碳酸钠反应首先生成无定形物,逐步相转移为结晶相。研究表明,搅拌作用对无定形物相转移具有显著影响。在搅拌过程中,以产生晶核过程为主,在静置状态下,以无定形物生长在已有晶体过程为主,搅拌时间对晶体粒度和形貌起到调控作用。     

氯氧化铋反应结晶动力学研究

在铋盐水解制备氯氧化铋的反应结晶过程中,控制氯氧化铋晶体成核和生长速率可影响氯氧化铋晶体的形貌、粒径和分散性。为此,选用间歇动态法研究了氯氧化铋晶体成核与生长动力学,采用矩量变换法建立了结晶过程动力学模型,并用最小二乘法对实验数据进行多元线性回归,获取了动力学模型参数。研究结果表明：当氯氧化铋晶体粒度≥3 μm时,其晶体生长速率符合粒度无关生长模型;晶浆悬浮密度和过饱和度对成核速率均有显著影响;溶液过饱和度对成核速率的影响较生长速率的影响更为显著。     

制备碳酸锂结晶的工艺优化

主要针对含锂卤水通过氯化锂与碳酸钠反应结晶制备高纯度碳酸锂过程中存在的结晶问题做了实验研究。通过考察反应结晶初始浓度、反应温度、进料速率、晶种用量、搅拌速率、进料浓度以及添加剂等对碳酸锂产品的平均粒度及晶体形貌的影响,优化了反应结晶制备碳酸锂的工艺参数。研究表明：在不同优化参数的作用下,通过调控碳酸锂的反应结晶过程,可改变碳酸锂晶体的形貌、粒度及固液分离效果。     

Yb:Ca5(PO4)3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb：Ca5（PO4）2F（Yb：FAP）晶体。运用化学腐蚀,光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷,以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况,同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知：晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比,出现组分过冷,形成包裹物。且位错密度显著增加。Yb：FAP晶体的各向异性使得晶体在（10 10）面的位错蚀坑形状、大小以及深度不同,而（0001）面的位错蚀坑呈规则的六边形;这也是晶体中形成亚晶界结构的主要原因。讨论了减少晶体中缺陷的一些方法。     

Yb∶Ca_5(PO_4)_3F激光晶体的生长缺陷

采用提拉法生长了质量优异的Yb∶Ca5(PO4)3F(Yb∶FAP)晶体。运用化学腐蚀,光学显微镜、扫描电子显微镜以及能量散射光谱仪观察了该晶体中的生长条纹和包裹物等宏观缺陷,以及晶体的位错腐蚀形貌、位错密度及其分布情况,同时观察了晶体中亚晶界的形态。由晶体中位错的径向变化以及生长条纹可知:晶体在生长过程中为微凸界面生长。高温下CaF2的挥发造成了在晶体生长后期熔体中组分偏离化学计量比,出现组分过冷,形成包裹物,且位错密度显著增加。Yb∶FAP晶体的各向异性使得晶体在(10 10)面的位错蚀坑形状、大小以及深度不同,而(0001)面的位错蚀坑呈规则的六边形;这也是晶体中形成亚晶界结构的主要原因。讨论了减少晶体中缺陷的一些方法。     

微波催化制备碘化亚铜球形微纳米晶体

在微波催化下,用碘单质和硝酸铜在乙醇溶液中反应,制备碘化亚铜微纳米晶体,研究功率、反应时间以及硝酸铜-乙醇溶液的浓度对碘化亚铜的形貌与粒径的影响;提出了可能存在的反应机理;用SEM、XRD对碘化亚铜微纳米晶体的形貌和晶型进行表征和分析,并且对碘化亚铜晶体的生长过程进行了分析。     

微波催化制备碘化亚铜球形微纳米晶体

在微波催化下,用碘单质和硝酸铜在乙醇溶液中反应,制备碘化亚铜微纳米晶体,研究功率、反应时间以及硝酸铜-乙醇溶液的浓度对碘化亚铜的形貌与粒径的影响;提出了可能存在的反应机理;用SEM、XRD对碘化亚铜微纳米晶体的形貌和晶型进行表征和分析,并且对碘化亚铜晶体的生长过程进行了分析。     

高温高压合成大单晶金刚石晶体形态特征研究

合成金刚石的晶体形态特征研究是指对影响合成金刚石的晶体外部形态,如六面体、八面体等的影响因素的研究。由于不同形态的金刚石晶体具有不同的性质,因而应用于不同领域~([1]),而不同的晶体形态特征也会影响合成金刚石的品质从而影响其宝石属性,因此如果能够通过技术手段对金刚石进行限形生长,将提高金刚石的利用率。文章研究了前人对于高温高压法合成金刚石的过程,发现影响金刚石晶体形态的因素有很多,例如合成钻石的温度、压力、种晶的大小、触媒的种类,等等。这些因素对于金刚石的晶体形态都有重要的影响;总结了近些年来发表的论文当中能够影响高温高压合成金刚石晶体形态的论述,从多角度阐述了高温高压法合成金刚石的形态特征及其影响因素。     

聚己内酯超薄膜片晶形貌演变研究

利用原子力显微镜(AFM)研究了3种分子量的聚己内酯(PCL)超薄膜片晶的形貌变化。结果表明:随着分子量的增大,PCL超薄膜晶体从Flat-on晶体转变为Edge-on晶体,且生长过程逐渐由表面成核控制(NL)转变为熔体扩散控制(DL)。受熔体扩散的影响,在片晶的生长过程中呈现出先匀速后减速的生长趋势,最终形成了结构均一的树枝状晶体。     

聚氧乙烯超薄膜等温结晶过程的研究

利用原子力显微镜(AFM)研究了不同温度的聚氧乙烯(PEO)超薄膜等温结晶过程。结果表明:超薄膜晶体形貌具有生长控制因素的依赖性;当晶体生长同时受到表面成核和熔体扩散控制时,各方向生长速率明显不同,且在晶体形成过程中,先发生液相-固相转变,后发生固相-固相转变。