《六角片状氢氧化镁晶面》由会员分享，可在线阅读，更多相关《六角片状氢氧化镁晶面（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、六角片状氢氧化镁(001)晶面优先生长条件的研究_赵卓雅编号：1000-985X( 2014) 07-1611-09水热条件对氢氧化镁(001)晶面生长的影响，从生长基元的角度对其进行了 解释。采用SEM、XRD、激光粒度仪和接触角测试仪对水热处理后的氢氧化镁进 行表征。结果表明，原料初始粒度越小越有利于(001)晶面生长，当水热介质中 碱浓度为68mol/L、水热温度为140180C时，氢氧化镁(001)晶面的生长速 度最快，当氢氧化镁的含量大于15wt%时会明显抑制(001)晶面的生长。常规方法制备的氢氧化镁结晶度低，X-射线衍射测定在(101)晶面晶粒尺寸 小于7x10-8m，比表面积一
2、般在20100 m2 /g，因而粒子之间易聚集成团。采用水热法制备六角片状MH。】，利用氢氧化镁在水热环境中各晶面生长速 率的差异，优先生长极性较弱的面(如(001)晶面)，抑制极性较强的面(如(101)晶 面)生长。得到弱极性晶面(001 )在不同水热条件下的生长趋势，并从生长基元的 角度解释氢氧化镁水热前后的极性形貌变化的原因。同时由于水热处理可提高结 晶度，降低晶面微观内应力，结构趋于稳定，这对提高氢氧化镁的分散性也有很 好的帮助物氢氧化镁生长基元在(001)晶面上是沿着六角形面方向伸展，而在(101)晶面 上则是径向的叠加，因此，通过水热处理，(001)晶面得到了充分的生长。水热处理时
3、，原料初始粒度越小越有利于氢氧化镁(001)晶面的生长。这是 因为原料分散的越均匀、粒度越小，越有利于氢氧化镁粒子的溶解，促进生长 基元的形成，从而有利于晶体的生长。随着水热介质中OH-浓度的增加，各个衍射峰的峰强增大，晶形趋于完整， 晶粒变大。这说明提高水热介质中OH-的浓度有利于氢氧化镁晶体的生长。且 随着OH-浓度的升高，产品粒径及I001 /I101都随之增大，说明晶体生长完整，(001) 晶面发育完全，产品极性降低，即介质中OH-浓度的增大有利于氢氧化镁(001) 晶面的生长。温度升高有利于氢氧化镁粒子溶解，释放出Mg2+和OH-，有利于生长基元 的生成。另外，由于(0 01)晶面的
4、生长是生长基元面的增大，而(101)晶面生长则 是生长基元层数的增加，因此不同于(101)晶面上层与层之间的弱氢键连接，(001) 晶面上粒子之间是以离子键的方式连接，其新键的形成需要更高的活化能10， 所以较高的水热温度有利于(001)晶面克服反应中的势能垒。当体系中Mg2+和OH-浓度达到一定的过饱和度后，Mg2+和OH-开始重新成 核。由于在高温高压条件下水的粘度降低，电离常数增大，使得体系中反应活性 增大。但是由于氢氧化镁的高度水化特性，使新核表面存在大量结晶水，阻碍 了生长基元在新核表面的叠合，抑制了晶体生长。因此纯水作为水热介质时晶体 生长较为困难。而当在体系中加入氢氧化钠后，极大
5、提高了体系中的OH-浓度， 为生长基元新核表面的叠合提供动力，促进了晶体生长14】。同时，体系中高浓 度的OH-有利于生成配位体生长基元Mg(OH)6根据负离子配位体生长基元理论模型15, 16】，生长基元在各个晶面的叠合速(001)度由晶面上的悬键数决定。一般来说，显露配位体顶点的晶面族上的悬键数最多， 生长速度最快，而显露配位体面的晶面族上的悬键数最少，生长速度最慢。对于 氢氧化镁晶体而言，其生长基元在晶体中的排列方式如图(b)、(c)所示。从图中 可以看出，氢氧化镁(001)晶面显露的是生长基元配位体的面，而(101 )晶面显露 的则是生长基元配位体的顶点，因此，在水热环境中(101 )
6、晶面生长较快，(001) 晶面生长较慢，即v101v001，这也表明(001)晶面比(101)晶面更易显露，从而 使得晶体呈现六角片状。由上图还可以看出，(001)晶面是生长基元在面上的延 伸，粒子间以离子键的方式连接。而(101)晶面则是生长基元层与层之间的叠加， 两层之间以弱氢键相连。因此(001)晶面上新键的生成需要更高的活化能。当水 热温度升高时，有利于帮助(001)晶面克服其生长的势能垒，这也是水热温度提 高有利于(001)晶面生长的原因。另外，由于(001)晶面所显露的是配位体的面， 因此其表面能较低，极性较弱。反之，(101)晶面上所显露的是配位体的顶点， 使得(101)晶面上表
7、面能增高，极性较大。因此，水热处理后氢氧化镁的极性降 低，分散性提高。体系中OH-会促进晶体各个晶面的生长，而(001)晶面的生长 速度要小于(101)晶面，因此晶体的(001)面较易显露呈现六角片状。而当OH-浓 度逐渐增大时，(001)晶面生长速度也开始变快，使得(001)晶面开始收缩，晶体 厚度不断增大。4结论降低原料初始粒度有利于氢氧化镁的溶解-重结晶过程，从而促进生长基元 的形成，有利于(001)晶面的生长。提高水热介质中OH-的浓度有利于(001)晶面 的生长，但当浓度超过8mol /L时，会抑制生长基元的生成同时对生长界面产生 屏蔽作用，导致(001)晶面生长速度变慢。提高水热温度有利于(001)晶面克服反 应中的势能垒，从而促进(001)晶面的生长。降低进料固含量可增强粒子之间的 传热作用，促使氢氧化镁粒子溶解形成生长基元，有利于(001)晶面的生长。氢 氧化镁在水热环境中生长基元的排列方式决定了 (001)晶面和(101)晶面的极性强 弱和生长速度的快慢，从而在微观角度上解释了氢氧化镁水热前后极性及形貌变 化的原因。
