碳酸镁晶须演变过程研究(Ⅰ)

本文采用低温水溶液法分别制备出五水碳酸镁晶须晶体和三水碳酸镁晶须晶体,通过对制备产品进行加热升温,研究制备产物的物相及形貌的演变过程,发现晶体物相由无水碳酸镁向三水碳酸镁转变,同时,晶体形貌先后经历了棒状-鱼翅状-棒状的变化过程.在此基础上,进一步从晶体结构、晶体稳定性及能量角度分别分析了五水碳酸镁晶须晶体向三水碳酸镁晶须晶体演变的本质.     

三水碳酸镁晶体向碱式碳酸镁转变过程研究

为了研究三水碳酸镁晶须晶体的在加热过程中物相的变化,论文以已合成的三水碳酸镁晶须晶体为研究对象,通过恒温加热晶须悬浊液,利用生物显微镜观测研究不同反应时间下晶体物相及形貌的变化过程,并借助XRD、SEM及TEM对产物进行了测试表征.研究结果表明:当加热温度升高至60℃时,晶体开始变得不稳定,其物相开始向碱式碳酸镁转变.该研究结果将对高性能三水碳酸镁晶须的合成及其稳定化处理研究具有一定的指导意义.     

特殊形貌碳酸镁用途、制备及表征

碳酸镁大致可分为水合碳酸镁和碱式碳酸镁,是制备镁盐系列产品的重要原料。随着镁质材料的开发,功能化特殊形貌碳酸镁必将是一个重要发展方向。相转移过程贯穿于碳酸镁合成过程中,不同晶型和形貌的碳酸镁可以通过控制相转移过程获得。不同的反应条件和操作方式决定了相转移的热力学基础和动力学过程。棒状/针状三水碳酸镁可在较低温度下得到;碱式碳酸镁是纳米片状晶体的组装体,合成条件影响其外在形貌。较详细介绍了碳酸镁的用途及制备方法和制备碳酸镁过程中的相转移过程,最后对碳酸镁的表征手段予以介绍。     

碳酸镁水合物在283~363 K范围内的晶体组成及晶型

研究了由MgSO4和Na2CO3在283~363 K反应沉淀得到的碳酸镁水合物的组成和形貌随反应温度的变化规律,并对产品进行了表征. 结果表明,在283~313 K间,可得到棒状三水碳酸镁(MgCO3×3H2O);当温度升高到323 K时,产物由棒状三水碳酸镁变为球形碱式碳酸镁,且随着反应温度升高,球形碱式碳酸镁的直径增大. MgSO4的初始浓度和Na2CO3滴加速率对三水碳酸镁晶体形貌有明显的影响.     

棒状形貌三水碳酸镁晶体结晶动力学研究

以MgCl2·6H2O与NH4 HCO3为反应原料,采用低温液相法合成了棒状三水碳酸镁晶体,采用XRD,SEM对制备试样进行了测试表征,确定了棒状三水碳酸镁晶体的制备条件.在此基础上,分别采用Avrami方程和Nielsen方程,初步建立了棒状三水碳酸镁晶体的动力学模型     

氨基酸调控无水碳酸镁晶体结晶试验研究

无水碳酸镁晶体作为一种新型无机功能材料引起了研究者们的广泛关注。以氯化镁为原料,碳酸钠为沉淀剂,合成了无水碳酸镁晶体,再以甘氨酸、组氨酸、丙氨酸及L-天门冬氨酸四种不同种类氨基酸作为添加剂,调控其结晶的粒度及形貌。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、激光粒度分析仪对合成产物进行表征,分析不同种类氨基酸对合成的无水碳酸镁晶体物相结构和形貌的影响。结果表明:在组氨酸调控下合成的无水碳酸镁结晶纯度高,生成的产物中n(Mg²⁺)∶n(CO^2-₃)为1∶0.94;L-天门冬氨酸调控合成的晶体纯度次之;甘氨酸和丙氨酸调控合成的晶体中掺杂大量碱式碳酸镁晶体。在组氨酸、L-天门冬氨酸、甘氨酸及丙氨酸四种氨基酸调控作用下,晶体结晶形貌依次呈凸面球三角形状、近球状、球状及不规则状,且无水碳酸镁晶体粒径分布均呈先上升后振荡下降最后小粒径拖尾的趋势。以上研究结果为无水碳酸镁晶体的仿生合成提供了参考。     

表面活性剂对三水碳酸镁晶须形貌的影响研究

采用低温液相法制备三水碳酸镁晶须晶体,研究了不同表面活性剂对晶须晶体形貌的影响,研究发现:有机表面活性剂的作用效果没有无机表面活性剂的作用效果好,采用磷酸二氢钾作为表面活性剂时,制备的三水碳酸镁晶须结晶发育完整,晶须长径比大.     

反应物浓度对三水碳酸镁晶体生长形貌的影响研究

采用低温水溶液法合成三水碳酸镁晶体,考查了反应溶液Mg2+初始浓度、NH4 HCO3初始浓度对三水碳酸镁晶体的形貌及晶须产品长度及长径比的影响.结果表明,在无添加剂的条件下,NH4 HCO3初始浓度对三水碳酸镁晶体结晶形貌具有重要影响,在Mg2初始浓度为0.5 mol/L,(Mg2+):(NH4HCO3)=1:2,反应温度为50℃、反应时间50 min条件下,可以合成出高长径比的三水碳酸镁晶须产品.     

不同热解条件对碱式碳酸镁晶体形貌的影响

以轻烧白云石粉料为原料,采用常压二次碳化法制备碱式碳酸镁[χMgCO3·Mg(OH)2·yH2O],研究了不同热解温度和不同添加剂对碱式碳酸镁晶体形貌的影响,并对其反应机理进行探讨,且的是提高碱式碳酸镁的填充性和分散性.结果表明:当热解温度为50℃时,制备出长度为36～88μm,直径为2μm的棒状碱式碳酸镁.当热解温度为60℃时,制备出片状和由片状组成的玫瑰花瓣状碱式碳酸镁.当热解温度为70℃时,制备出直径为40μm左右表面光滑的球状碱式碳酸镁.在热解温度为50℃时,添加柠檬酸钠后可使棒状碱式碳酸镁颗粒分布均匀:添加乙醇后可降低棒状碱式碳酸镁的长径比;添加氯化镁后可使棒状碱式碳酸镁晶体长度变为115μm左右,直径为18μm左右.     

棒状MgCO3·3H2O的干燥动力学研究

以六水氯化镁为原料,碳酸氢铵为沉淀剂,采用直接沉淀法,制备出长约为80μm,直径为5～10μm的棒状三水碳酸镁;通过不同热空气温度及不同湿物料层厚度下的干燥动力学实验,获得棒状三水碳酸镁的干燥曲线和干燥速率曲线。采用相变动力学理论,对干燥动力学实验数据进行拟合分析,得到棒状三水碳酸镁的干燥方程、干燥速率方程及干燥动力学参数。     

pH值对微波水热法制备MnWO_4微晶形貌的影响

以四水氯化锰(MnCl2 4H2O)和二水钨酸钠(Na2WO4 2H2O)为原料,采用微波水热法在不同pH值下成功制备了MnWO4微晶。利用X射线衍射和透射电子显微镜分别对产物的物相和形貌进行了表征;并对棒状MnWO4微晶的形成机理进行了初步探讨。结果表明:在pH为4.0～11.0范围内均可制备出纯相的MnWO4晶体,随着pH值的增大,产物的结晶性有所提高,晶粒尺寸逐渐增大,同时其形貌由粒状向棒状转变。     

微波作用下反应结晶制备碱式碳酸镁

采用等初末温度比较法和等温法分别在微波及水浴加热下反应结晶合成了碱式碳酸镁颗粒。用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）以及粒度分析表征不同阶段样品的晶体结构、表面形貌和粒度分布,用化学分析（滴定法）跟踪反应结晶过程中镁离子浓度的变化。实验结果表明：所得晶体由纳米片自组装而成,微波场对碳酸镁结晶具有促进作用,即微波对碳酸镁结晶中初级纳米颗粒的组装具有促进作用,可提高碱式碳酸镁的生长速率,增大颗粒粒度,但没有改变产物晶习;不同温度下碱式碳酸镁转变路径不同,较高温度时无定形颗粒直接组装成碱式碳酸镁,较低温度时将出现正碳酸镁中间态,经由不同相转变历程的碱式碳酸镁纳米片微观形貌和组装方式并不相同。     

Effect of pH Value on Morphology of MnWO4 Microcrystallites Prepared by Microwave Hydrothermal Method

以四水氯化锰（MnCl2 4H2O）和二水钨酸钠（Na2WO4 2H2O）为原料，采用微波水热法在不同 pH 值下成功制备了 MnWO4微晶。利用 X 射线衍射和透射电子显微镜分别对产物的物相和形貌进行了表征；并对棒状 MnWO4微晶的形成机理进行了初步探讨。结果表明：在 pH 为 4.0～11.0 范围内均可制备出纯相的 MnWO4晶体，随着 pH 值的增大，产物的结晶性有所提高，晶粒尺寸逐渐增大，同时其形貌由粒状向棒状转变。     

FBRM在线研究三水碳酸镁在电解质溶液中的二次过程

实验采用聚焦光束反射测量仪(FBRM)在线监测三水碳酸镁在电解质溶液中颗粒弦长和弦粒数变化趋势,结合扫描电镜(SEM)和粉末晶体衍射(XRD)表征形貌和晶型,考察了介质对三水碳酸镁二次过程的影响。实验结果表明:在NaCl和Na2CO3溶液中二次过程不显著,对三水碳酸镁形貌和尺寸无明显影响;在MgCl2溶液中三水碳酸镁尺寸增大。理论计算表明,对于三水碳酸镁的二次过程,Ostwald熟化可以忽略,结合MgCO3.3H2O特定晶体结构和产物形貌分析,表明MgCl2可以促进三水碳酸镁的聚结,使颗粒形成束状形貌;实验条件下颗粒弦长增长率达到20%以上,并且随氯化镁浓度的升高先增大后减小。三水碳酸镁聚结主要是弦长20μm以下颗粒的行为,聚结使得20μm以上颗粒数量和尺寸增加。     

反应温度对碱式碳酸镁结构及晶形影响的研究

以硼镁肥处理后所得硫酸镁溶液为原料,采用碳铵法在55～100 ℃制备碱式碳酸镁。采用扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）等分析测试手段对所得产品进行表征,确定不同温度制备的碱式碳酸镁的结构及晶体形貌。研究结果表明反应温度与碱式碳酸镁所含结晶水的个数和晶体形貌的关系为：在55～60 ℃制备的产物约含5个结晶水,晶形呈针状;在65～70 ℃制备的产物含有6个结晶水,晶形呈絮状、片状;在75～80 ℃制备的产物约含8个结晶水,晶形呈棉棒状;在85 ℃制备的产物含有6～7个结晶水,晶形由棉棒状断裂向球状过渡;在90～95 ℃制备的产物含有4个结晶水,晶形呈球形;在100 ℃制备的产物约含3个结晶水,球形结构被破坏。     

水热法制备棒状水滑石

用常规方法制备的水滑石(简称LDH)为六角片状结构。通过130℃水热晶化制备了长径比在10～40、分散性良好、相组成均一和高结晶度的棒状LDH颗粒。其棒状结构包括圆柱形、四角柱形及管状,圆柱和四角柱的直径均在1μm左右,长度在10～40μm。圆柱和四角柱的表面光滑,分散性良好。这主要是由于高温高压的环境打破了常规晶化的热力学平衡,改变了晶体的生长条件。该制备方法简单易行,所得的棒状LDH在塑料添加剂、阻燃剂、农药控释和油田开发等领域有重要应用价值,对LDH的形貌控制也提供了有益启示。     

AlCl_3对三水碳酸镁晶体结晶形貌的影响研究

论文采用低温水溶液法制备出三水碳酸镁晶体,在反应体系中,加入不同量的AlCl3,研究了AlCl3的添加量对晶体结晶生长习性的影响。研究发现:AlCl3对三水碳酸镁晶体的结晶生长具有重要的影响,随着添加量的增加,晶体横截面由非正六方形向正六方形转变,在此基础上,探讨了AlCl3影响晶体生长习性的原因。     

利用菱镁矿制备碳酸镁晶须

利用低品位的菱镁矿,通过水化碳酸化得到重镁水,然后在50℃将重镁水热解制得碳酸镁,研究了热解条件对热解产物碳酸镁晶体形貌的影响.结果表明:热解产物为MgCO3·3H2O.当添加剂为磷酸二氧钾时,制备出花瓣状的碳酸镁;当添加剂为碳酸铵时,制备出球状的碳酸镁;当添加剂为可溶性镁盐时,制备出碳酸镁晶须.随着搅拌强度增大,产物的长径比先增大后减小.当添加可溶性镁盐,热解温度为50℃,搅拌强度为200r/m时,可获得长度为10～40μm,长径比为10～20的碳酸镁晶须.     

三水碳酸镁掺量对氯氧镁水泥性能的影响

为提升氯氧镁水泥（MOC）的经济性和实用性,向MOC中添加三水碳酸镁（NQ）,分析了不同养护龄期下NQ掺量对MOC的性能影响。结果表明：利用NQ与MgO以一定比例拌和具有胶凝作用,能使固结时间缩短,强度提高。掺入NQ会抑制试样收缩。当MgO:NQ摩尔比达到最大值16:1时,主要物相为518相、318相和水氯碳镁石相,泡水后仍具有较高强度。由XRD、SEM分析可知,当MgO:NQ摩尔比为16:1时能够形成致密结晶结构,保护了棒状518相、318相晶体,保证了胶凝材料较高的力学强度和良好的耐水性。     

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。