第４２卷第８期
２０１０年８月
無機鹽工業
３ｌ微公尺級海膽狀鈣霞石三維組裝體的水熱製備
陳慶春（１．東華理工大學材料科學與工程系，江西撫州３４４０００；２．同濟大學化學系）
摘要：以九水硝酸鋁和矽酸鈉（ｎａ：ｓｉｏ，）為主要原料，在２００ ｏｃ下通過水熱合成的方法，
製備了微公尺級海膽狀鈣霞石的三維組裝體，並考察了山梨（糖）醇和氫氧化鈉的新增對產物形貌的影響。借助ｘ射線衍射儀（ｘｒｄ）和掃瞄電子顯微鏡（ｓｅｍ）對產物的結構和形貌進行了表徵。結果表明：
在研究範圍內，所得產物
都為鈣霞石，是亞微公尺短棒形成的海膽狀三維組裝體；組裝體的形貌主要受所加氫氧化鈉的影響，山梨（糖）醇的加入不會改變產物的結構，但會影響體系的ｐｈ，從而對組裝單元短棒的大小有所影響。
關鍵詞：九水硝酸鋁；微公尺鈣霞石；海膽狀三維組裝體中圖分類號：ｔｑ１３３．１
文獻標識碼：ａ
文章編號一一
一沸石是一類多孔結構的鋁矽酸鹽，作為分子篩
可廣泛用於石油工業中的催化劑、汙水處理的清潔
劑以及分離技術中…。鈣霞石是沸石的一種，除了存在於自然界外，在一些高放廢物的處置區也有鈣霞石的沉澱。合理**利用鈣霞石，對高放廢物的
試，豐富了微奈米器件的種類。
１實驗１．１試劑
九水硝酸鋁
安全處置有積極意義。研究人員採用不同方法研究了鈣霞石的合成及不同因素對其合成的影響ｊ。但很少有關於微公尺／奈米級鈣霞石的製備和合成，以
ｎａｏｈ、山梨醇，均為化學純。１．２實驗方法
實驗步驟：１）稱取溶於
及鈣霞石組裝體方面的報道。將奈米材料自組裝為
各種尺寸的有序結構會產生更優異的整體的協同性質，這對於以奈米材料為基礎而構築的微奈米器件有著重要的意義一。筆者利用兩種簡單常見的化學藥品為原料，通過簡單的水熱合成方法，製備了微
公尺級海膽狀鈣霞石的三維組裝體，並考察了山梨（糖）醇和氫氧化鈉的新增對產物形貌的影響。這對於沸石材料的奈米化和組裝化是乙個很好的嘗
１７．５ ｇ去離子水中；２）稱取溶於１４ ｇ去離子水中，根據實驗設計新增或不新增山梨醇；３）將（１）和（２）體系混合，根據實驗設計新增６ ｍｏｌ／ｌ的ｎａｏｈ溶液調整體系ｐｈ；４）將（３）中所得凝膠體系移人５０ ｍｌ聚四氟乙烯反應釜中，不鏽鋼外襯保護，放人２００℃烘箱內１４ ｈ；５）烘烤後的產物自然冷卻到室溫，分別水洗和無水乙醇洗２～３次，保留產物待表徵。
３２１．３產物表徵
無機鹽工業第４２卷第８期
採用射線衍射儀對晶體結構進行表徵，ｃｕ靶，工作電流為２０ ｍａ，電壓為４０ ｋｖ，掃瞄速度為５￣／ｍｉｎ，步長為０．０２。；採用ｊｅｏｌ５９００掃瞄電鏡觀察產物形貌。
２結果與討論
■■■■■＿２．１實驗樣品的設計與製備條件
實驗設計製備了８個樣品，其製備條件見表１。
表１樣品製備條件
２．２樣品的ｘ射線衍射分析
圖１為所得８個樣品ｘ射線衍射分析譜圖。由
圖１可以看出，當向體系中新增的氫氧化鈉的質量
較少（樣品１）時，產物不是單一的鈣霞石結構，在附近有雜質峰，而其他樣品都是純淨的鈣霞石結構，沒有雜質。說明隨著鹼度的增大，得
到了純淨單一的鈣霞石，山梨醇的加入不會導致產物結構發生變化。
皤５０００
０２ａ／（。）
圖１產物的ｘｒｄ譜圖
２．３樣品的形貌表徵
圖２為所得８個樣品的ｓｅｍ**。由圖２可
知，ｎａｏｈ的加入量對產物的形貌有很大影響（圖２ａ～ｄ），而在ｎａｏｈ加入量相同時調節山梨醇的加
入量，產物是由較為均一的短棒組成的三維組裝體（圖２ｅ～ｇ），在更高鹼度下加少量山梨醇時，短棒的
組裝性比較差，更多是分散的短棒（圖２ｈ）。
■■圖２樣品的掃瞄電鏡**
２．４討論
結合樣品的ｘｒｄ譜圖和ｓｅｍ**，可以看到樣品１中存在明顯的兩相，主要相為鈣霞石。隨著氫氧化鈉加入量的增加，產物為單一的由長徑比約為５的亞微公尺帶組成的鈣霞石發散球（樣品２）。繼續增加氫氧化鈉的加入量，產物結構仍為鈣霞石，但形貌變得不再均一（樣品３—４）。
保持氫氧化鈉的加入量在一定值（１０ ｍｌ）時，向體系中分別加入不同質量的山梨醇，可以得到由均一的亞微公尺短棒組
裝成的海膽狀三維鈣霞石，隨著山梨醇的增加，短棒
的長徑比增大，短棒的直徑變小（樣品５～７）。在樣品５的基礎上，增加氫氧化鈉的加入量，組裝體遭到部分破壞，不再表現為完整的三維體（樣品８）。
根據實驗中所用的原料，可以判定所得鈣霞石為硝酸鹽類鈣霞石，由於其骨架內相對較大的籠，可
以容留銫離子等，因此可以作為放射性核素轉移的
潛在應用材料 ｊ。研究中所得到的鈣霞石為三維
組裝體，因為尺寸的微納化和形貌的均一性，可能具
有更好的應用前景，有待後續研究的證實。
實驗中，部分樣品的製備過程中加入了山梨醇，是因為有研究報道通過新增一類（糖）醇（其中包括山梨醇），在水溶液中存在有穩定的五配位和六配
位的矽酸根陰離子 ｊ，實驗結果表明，原本期望得到的新型沸石並沒有出現。但是，加了山梨醇的樣品表現出了更為均一的形貌，山梨醇在其中是否存在作為導向劑之類的作用還需進一步研究。
３結論利用水熱合成的方法，採用和ｎａ：ｓｉｏ。為原料，製備了單一的、沒有其他沸石伴生的硝酸鹽類鈣霞石，並考察了山梨（糖）醇和氫氧化鈉的新增對產物結構和形貌的影響，可以得到以
２０１０年８月陳慶春等：微公尺級海膽狀鈣霞石三維組裝體的水熱製備３３
下結論：１）無論新增山梨醇與否，當體系鹼度適當
時，都可以得到微公尺級海膽狀鈣霞石的三維組裝體一
２）山梨醇的加入不會改變產物的結構，即沒有新型
的沸石出現，但是可以得到更為均一的鈣霞石短棒，
山梨醇加入量適當時可以得到三維短棒的組裝體
３）實驗成功地將沸石材料組裝化，豐富了微奈米器
件的種類，所得材料在放射性核素的遷移中有潛在
［６］劉歡，翟錦，江雷．奈米材料的自組裝研究進展［ｊ］．無機化學
應用價值。
學報［７］彭卿，李亞棟．功能奈米材料的化學控制合成、組裝、結構與性
參考文獻：
能［ｊ］．中國科學（ｂ輯）：化學
收稿日期
作者簡介：陳慶春（１９７４一），男，博士研究生，副教授，主要從事材
料學和材料化學教學與科研，發表**多篇。
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一種以石膏為原料生產沉澱硫酸鋇的方法
步的研究，發明了製備高純無水氯化鎂的新方法。採用該方
發明一種以石膏為原料生產沉澱硫酸鋇的方法，首先把
法製備的無水氯化鎂純度高，收率高，質量穩定，成本較低。
石膏加水磨漿後，通入氨和二氧化碳（或直接加入碳銨），經
化學反應，生產出硫酸銨，副產碳酸鈣；然後用硫酸銨與硫化一
種乾法氟化鋁生產中的除雜工藝
鋇經化學反應，生產出沉澱硫酸鋇和硫化銨。該發明是開發
利用工業上大量排放的有害廢渣磷石膏及其他工業副產石介紹了一種乾法氟化鋁生產中的除雜工藝，該工藝淨化膏以及工業上大量排放的廢氣二氧化碳生產出高附加值和系統包括進氣管道、出氣管道、淨化塔、粉塵收集裝置以及反用途廣的化工產品沉澱硫酸鋇和硫化銨，是環境治理、環保吹裝置；在制酸爐中通過螢石與硫酸反應得到的攜帶大量粉工業的乙個重大突破，可帶來很大的社會效益和經濟效益。
塵顆粒的無水氟化氫氣體，經過進氣管道進入淨化塔；經過
淨化塔中的膜材料過濾後由出氣管排出；最後進入流化床與氫氧化鋁反應，從而獲得乾法氟化鋁產品。在除雜工藝執行一
種製備低鍶氫氧化鋇的方法
過程中，每隔１２ｈ由反吹裝置吹洗一次，所吹洗下來的粉塵介紹了一種製備低鍶氫氧化鋇的方法，具體步驟如下：
顆粒通過粉塵收集裝置收集並從淨化塔底部排出。該工藝１）將錳鋇結合反應後結晶粗品所餘的多生產成本低，技術引數容易控制，工況操作方便，安全環保，硫化鋇溶液，通過石灰窯氣進行碳化反應，分離；２）將所得碳可規模化連續生產。使用該除雜工藝後，乾法氟化鋁產品質酸鋇進行煅燒，冷卻；３）所得煅燒熟料加入浸取裝置內，進行量均能達到國家標準所規定的一級品的各項指標。
浸取、除雜、分離；將所得濾液進行一級結晶，按照不同的
ｂａ濃度控制體系溫度在６０～８５℃，達到此範圍後再對溶一
種硫酸鋁的製造方法
液進行二級冷卻結晶，控制溫度小於３５℃後分離，所得固體
為低鍶氫氧化鋇產品。解決了傳統低鍶氫氧化鋇製備成本本發明公開了一種硫酸鋁的製造方法。以含鋁***高、收率低的問題。
廢催化劑為主要原料，先用硫酸溶解，在分離提純其中的貴
金屬後，同時製成液體硫酸鋁產品，進而合成為結晶硫酸鋁。
一種製備高純無水氯化鎂的方法
本發明的特點是：將含鋁液體加人固體氫氧化鋁後，經真空本發明選擇乙二醇作為溶劑，對無水氯化鎂製備過程中
濃縮、冷卻結晶即可獲得結晶硫酸鋁，有效地將鋁基***的氯化鎂在醇溶液中的溶解範圍、蒸餾脫水規律、六氨氯化廢催化劑轉化為可再利用資源，減少廢棄物汙染環境，達到
鎂的生成條件、高純無水氯化鎂的質量影響等因素展開進一
環保要求
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