水熱法制備莫來石復(fù)相晶體生長(zhǎng)機(jī)制研究.pdf

1、近年來,隨著莫來石晶體研究迅速發(fā)展,其復(fù)相晶體制備工藝方面也取得了顯著進(jìn)步。通過比較發(fā)現(xiàn),國(guó)內(nèi)莫來石復(fù)相晶體的制備工藝還很不完善,仍普遍存在實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性差、晶體形貌和粒度不好控制等問題,與其相應(yīng)的晶體生長(zhǎng)理論研究也不系統(tǒng)、成熟,整體而言,莫來石復(fù)相晶體的制備研究尚處在定性描述階段。
　　 本文以天然高嶺土為原料,采用常壓開放水熱法制備莫來石復(fù)相晶體。其制備影響因素復(fù)雜,基于前人在NaOH溶液濃度、反應(yīng)溫度及時(shí)間等影響因素研究的基

2、礎(chǔ)上對(duì)莫來石晶體結(jié)構(gòu)、原料中可能含雜質(zhì)陽離子進(jìn)入莫來石晶體結(jié)構(gòu)中的含量及價(jià)態(tài)進(jìn)行了理論探討,并進(jìn)一步研究了原料(結(jié)晶度、SiO2／Al2O3比)、介質(zhì)pH值、前軀體活性以及表面活性劑CTAB對(duì)所制備莫來石復(fù)相晶體形貌以及粒度的影響；同時(shí)根據(jù)負(fù)離子配位多面體生長(zhǎng)基元理論模型,建立莫來行晶體數(shù)學(xué)模型,對(duì)其生長(zhǎng)基元穩(wěn)定能、晶面表面能進(jìn)行了科學(xué)計(jì)算,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)制備產(chǎn)物的物相微觀結(jié)構(gòu)及形貌分析,探討了水熱化過程中莫來石復(fù)相晶粒的形成機(jī)理和生長(zhǎng)習(xí)性

3、。理論及實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明：⑴理論莫來石晶體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,結(jié)構(gòu)中存在不規(guī)則[XO4](X=Si,Al)四面體雙鏈,且最多可包含34種不同結(jié)構(gòu)的氧空位,氧空位的種類和數(shù)量影響著莫來石晶體硅／鋁比以及其晶面表面能,從而對(duì)晶體形貌產(chǎn)生影響；⑵高嶺土結(jié)晶度越低、前軀體活性越高,越利于形成形貌明顯、結(jié)晶度高的莫來石復(fù)相晶體,其中高SiO2／Al2O3比的高嶺土有利于形成板狀、柱狀莫來石晶粒,反之,則易于形成球形莫來石晶粒；pH值為13時(shí),其他實(shí)驗(yàn)條

4、件不變,所制備出晶體晶形發(fā)育完整,結(jié)晶性能好；表面活性劑CTAB在晶體生長(zhǎng)時(shí)通過形成疏水膜控制莫來石復(fù)相晶體各晶面生長(zhǎng)速率,從而影響其生長(zhǎng)習(xí)性；⑶穩(wěn)定能計(jì)算結(jié)果表明:水熱體系中平面狀、柱狀生長(zhǎng)基元都是有利基元,相比之下,柱狀生長(zhǎng)基元是更為有利的生長(zhǎng)基元,從而柱狀形貌莫來石晶體更容易制得；⑷根據(jù)所建立莫來石晶體模型,計(jì)算莫來石晶體(001)、(210)、(110)和(120)晶面表面能,結(jié)果表明:E(001)>>E(110)>>E(120