Mg2+对半水硫酸钙晶须结晶习性的影响

作者：王青; 刁华利; 刘冬梅; 张典; 徐港

来源：人工晶体学报, 2023, 52(10): 1897-1906.

DOI：10.3969/j.issn.1000-985X.2023.10.022

• 半水硫酸钙晶须
• 磷石膏
• Mg2+
• 结晶习性
• 分子动力学模拟

本文以磷石膏为原料蒸压制备半水硫酸钙晶须,采用数字显微镜、X射线衍射(XRD)和 X射线光电子能谱(XPS)等微观测试方法对Mg2+作用下的半水硫酸钙晶须微观形貌、组成及晶面发育情况等进行试验研究,运用分子动力学技术模拟计算Mg2+在半水硫酸钙晶体晶面的相互作用能和径向分布函数,两者结合探讨Mg2+对半水硫酸钙晶体不同晶面结晶习性的影响.结果表明,Mg2+ 和半水硫酸钙晶体不同晶面的相互作用能从小到大顺序为:ΔE(200)<ΔE(002)<ΔE(400)<ΔE(020)<ΔE(204),即 Mg2+主要吸附在半水硫酸钙晶体的(200)、(002)、(400)晶面上.Mg2+与SO2-4 间的作用距离小于Ca2+与SO2-4 间的作用距离,Mg与S之间产生了明显的电子效应,且电子效应随硫酸镁掺量的增加而增强,XRD衍射峰位置随硫酸镁掺量的增多向右偏移变得更加明显,说明有少量的Mg2+嵌入半水硫酸钙晶格.在硫酸镁掺量0.15%(质量分数,下同)时,优先促进晶体c轴方向的生长,使半水硫酸钙晶须呈细长针状,平均长度为47.29 μm,平均长径比为36.07;在硫酸镁掺量为0.30%时,抑制晶体沿c轴和径向的生长,使半水硫酸钙晶须呈细短针状,平均长度为39.72 μm,平均长径比为28.91.

• 单位
  三峡大学; 三峡旅游职业技术学院