Mg^(2+) 对半水硫酸钙晶须结晶习性的影响

摘要

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Mg^(2+)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Mg^(2+)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Mg^(2+)对半水硫酸钙晶体不同晶面结晶习性的影响。结果表明,Mg^(2+)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Mg^(2+)主要吸附在半水硫酸钙晶体的(200)、(002)、(400)晶面上。Mg^(2+)与SO 2-4间的作用距离小于Ca^(2+)与SO 2-4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Mg^(2+)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47.29μm,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39.72μm,平均长径比为28.91。