第二章晶体制备(2016)

制备大晶体1概论原理：利用不同物质溶解度随温度变化而产生不同变化的原理对物质进行分离，得到所需产品。

过程：晶核生成和晶体生长仪器：布氏漏斗，抽滤瓶，电炉，蒸发皿，烧杯，玻璃棒，方法2蒸发结晶定义：加热蒸发溶剂，使溶液由不饱和变为饱和，继续蒸发，过剩的溶质就会呈晶体析出试用范围：溶解度随温度变化不大的物质典型事例：Nacl 晶体的析出操作过程：在蒸发皿中进行，蒸发皿放于铁架台的铁圈上，倒入液体不超过蒸发皿容积的2/3，蒸发过程中不断用玻璃棒搅拌液体，防止受热不均，液体飞溅。

看到有大量固体析出，或者仅余少量液体时,停止加热，利用余热将液体蒸干。

注意事项及提高产率的方法：1保证要结晶的物质溶解度随温度都变化要大2利用余热蒸发剩余的晶体有助于节约能源2 冷却结晶定义：即蒸发浓缩，冷却结晶，指在温度比较高的情况下饱和的溶液将其温度降低,使其析出晶体的过程。

适用范围：适用于溶解度随温度的升高而明显增大的物质。

典型事例：我们这两次做的硫酸亚铁铵晶体的制备操作过程：先将溶液倒入蒸发皿中，水浴加热至溶液饱和，略微有固体析出（硫酸亚铁铵制备过程中是形成一层晶体膜，而硫酸四铵合铜制备过程中是有蒸气出现即可），然后盖上表面皿，冷却一段时间，待有大量晶体析出时进行抽滤即可。

蒸发浓缩冷却结晶注意事项及提高产率的方法：1要保证配合物配位数的一定，如硫酸四铵合铜中铵的系数是4，即配位数是四2可以通过改变溶剂环境来改变溶解度的差，提高产率，如制备硫酸四铵合铜的过程中加入95%的氨水3结晶开始后，溶液温度最好也不要太高，最好不要超过60度，建议40～50度（比室温高20度）3重结晶定义：将晶体溶于溶剂或熔融以后，又重新从溶液或熔体中结晶的过程。

适用范围：它适用于产品与杂质性质差别较大、产品中杂质含量小于5 %的体系。

典型事例：硫酸四铵合铜的制备过程：先将固体用适宜的溶剂溶解，再用蒸发浓缩，冷却结晶的方法制得晶体注意事项及提高产率的方法：1 一定要选择适当的溶剂，晶体在其中的溶解度要大，不与晶体反应，熔沸点不宜太高，如硫酸四铵合铜制备过程中加入1:1氨水2若结晶前出现了晶体时，要适当加热保证其全部溶解，以保证晶体的形状。

水热合成方法的简介1．概述水热合成是指温度为100～1000 ℃、压力为1MPa～1GPa 条件下利用水溶液中物质化学反应所进行的合成。

在亚临界和超临界水热条件下,由于反应处于分子水平,反应性提高,因而水热反应可以替代某些高温固相反应。

又由于水热反应的均相成核及非均相成核机理与固相反应的扩散机制不同,因而可以创造出其它方法无法制备的新化合物和新材料。

一系列温和与高温高压水热反应的开拓及其在此基础上开发出来的水热合成路线,已成为目前获取多数无机功能材料和特种组成与结构的无机化合物的重要途径。

在水热合成体系中,已开发出多种新的合成路线与新的合成方法,如直接法、籽晶法、导向剂法、模板剂法、络合剂法、有机溶剂法、微波法以及高温高压合成技术等。

包括水热合成在内的无机合成化学,近期在凝聚态物理领域的某些强关联体系做出了重要的贡献。

目前的强关联无机固体的研究孕育着新概念、新理论和新材料。

具有特殊光、电、磁性质及催化性能的无机材料合成、制备与组装以及结构与性能之间关系研究的突破,导致新物种和新材料的出现,甚至会带动新的产业革命。

新型无机化合物及功能材料的大量开发,主要依赖于新的合成途径、合成技术与相关理论的发展。

针对国际上目前在无机材料的合成与制备研究方面的前沿动态,我们提出并发展了先进材料水热合成路线,深入广泛地探讨不同类型具特殊光、电、磁、催化功能的无机材料的合成与制备技术,系统地研究它们的形成规律和反应机制以及它们的结构、组成、性能及彼此之间的关系。

我们应用变化繁多的水热合成技术和技巧,制备出了具有光、电、磁性质的包括萤石、钙钛矿、白钨矿、尖晶石和焦绿石等主要结构类型的复合氧化物。

该系列复合氧化物的成功水热合成,替代及弥补了目前大量无机功能材料需要高温固相反应条件的不足。

目前温和水热合成技术,结合变化繁多的合成方法和技巧,已经获得了几乎所有重要的光、电、磁功能复合氧化物和复合氟化物。

如双掺杂二氧化铈固体电解质、巨磁阻材料以及铋系超导材料。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610831241.X(22)申请日 2016.09.19(71)申请人 中国石油化工股份有限公司地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街22号申请人 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院(72)发明人 陈亮　宗弘元　丁素萍　陈燕鑫　王璐　(51)Int.Cl.C07C 51/43(2006.01)C07C 59/06(2006.01)(54)发明名称乙醇酸晶体的生产方法(57)摘要本发明涉及一种由乙醇酸溶液生产乙醇酸晶体的方法，先对乙醇酸水溶液进行冷却，然后在低于原料饱和温度下，加入乙醇酸晶体作为晶种促进乙醇酸结晶，最后经固液分离与干燥，得到高纯度的乙醇酸晶体。

本发明所采用的技术方案较好地解决了现有技术中存在的结晶过程效率低的问题，可用于乙醇酸晶体的生产中。

权利要求书1页 说明书5页 附图1页CN 107840790 A 2018.03.27C N 107840790A1.一种乙醇酸晶体的生产方法，包括以下步骤：a)对原料乙醇酸溶液进行冷却，在低于原料饱和温度下，加入乙醇酸晶体作为晶种，结晶温度为-20℃～10℃，得到含乙醇酸晶体的晶浆；b)对含乙醇酸晶体的晶浆进行固液分离，得到乙醇酸晶体和结晶母液；c)对乙醇酸晶体进行干燥，得到乙醇酸晶体产品。

2.根据权利要求1所述的乙醇酸晶体的生产方法，其特征在于原料乙醇酸溶液中乙醇酸的浓度为50％～90％。

3.根据权利要求1所述的乙醇酸晶体的生产方法，其特征在于在低于原料饱和温度0.5℃～5℃范围内加入乙醇酸晶体作为晶种。

4.根据权利要求1所述的乙醇酸晶体的生产方法，其特征在于加入的乙醇酸晶种纯度≥99％。

5.根据权利要求1所述的乙醇酸晶体的生产方法，其特征在于加入的乙醇酸晶种量为原料中乙醇酸质量的0.5％～5％。

6.根据权利要求1所述的乙醇酸晶体的生产方法，其特征在于加入的乙醇酸晶种粒度分布为100μm～800μm。

晶体的制备朋友！你知道不？晶体那玩意儿，就像是大自然和科学家联手创造的魔法宝贝。

今天咱就来聊聊晶体的制备，让你也能亲手创造属于自己的“魔法”。

咱先说说晶体是啥。

晶体就像是一个个排列整齐的小士兵，规规矩矩地站在那里。

它们有着漂亮的形状和光泽，有的像钻石一样闪闪发光，有的像雪花一样晶莹剔透。

你想想，要是你能自己做出这么漂亮的晶体，那得多有成就感啊！那么，怎么制备晶体呢？首先，你得有材料。

这就好比做饭得有食材一样。

常见的晶体材料有盐、糖、硫酸铜等等。

这些东西在我们生活中很容易找到。

你可以去超市买一包盐，或者从化学试剂店买一点硫酸铜。

不过要注意哦，有些化学试剂是有危险性的，一定要在大人的指导下使用。

有了材料，接下来就是制备的过程了。

咱以盐为例吧。

你可以把盐溶解在水里，就像把糖放进咖啡里一样。

然后，把这个盐水放在一个安静的地方，让它慢慢地蒸发。

这个过程就像是太阳在晒衣服，水分慢慢被晒干，留下了盐的晶体。

你可以找一个小杯子，把盐水倒进去，然后放在窗台上，等着奇迹发生。

说不定过几天，你就能看到杯子里长出了漂亮的盐晶体呢！要是你觉得盐晶体太普通了，想做点更厉害的，那可以试试硫酸铜晶体。

硫酸铜晶体那可是蓝色的宝石啊！制备硫酸铜晶体的过程稍微有点复杂。

你需要把硫酸铜溶解在热水里，直到它不能再溶解为止。

这就像在给马儿喂草，直到它吃不下了为止。

然后，把这个溶液放在一个安静的地方，让它慢慢地冷却。

在冷却的过程中，硫酸铜晶体会慢慢地长出来。

这个过程就像是在种水晶，需要耐心和细心。

在制备晶体的过程中，有几个要点要注意哦。

第一，溶液要干净。

要是溶液里有杂质，就像米饭里有沙子一样，会影响晶体的质量。

所以，在溶解材料的时候，要用干净的水和容器。

第二，环境要安静。

晶体就像一个害羞的小姑娘，需要一个安静的环境才能长得漂亮。

如果周围太吵太闹，晶体可能会长得歪歪扭扭的。

第三，要有耐心。

制备晶体可不是一蹴而就的事情，需要时间和等待。

就像种一棵树，你不能指望它一天就长大。

晶体工艺的制备过程净室一般的机械加工是不需要洁净室(clean room)的，因为加工分辨率在数十微米以上，远比日常环境的微尘颗粒为大。

但进入半导体组件或微细加工的世界，空间单位都是以微米计算，因此微尘颗粒沾附在制作半导体组件的晶圆上，便有可能影响到其上精密导线布局的样式，造成电性短路或断路的严重后果。

为此，所有半导体制程设备，都必须安置在隔绝粉尘进入的密闭空间中，这就是洁净室的来由。

洁净室的洁净等级，有一公认的标准，以class 10为例，意谓在单位立方英呎的洁净室空间内，平均只有粒径0.5微米以上的粉尘10粒。

所以class后头数字越小，洁净度越佳，当然其造价也越昂贵(参见图2-1)。

为营造洁净室的环境，有专业的建造厂家，及其相关的技术与使用管理办法如下：1、内部要保持大于一大气压的环境，以确保粉尘只出不进。

所以需要大型鼓风机，将经滤网的空气源源不绝地打入洁净室中。

2、为保持温度与湿度的恒定，大型空调设备须搭配于前述之鼓风加压系统中。

换言之，鼓风机加压多久，冷气空调也开多久。

3、所有气流方向均由上往下为主，尽量减少突兀之室内空间设计或机台摆放调配，使粉尘在洁净室内回旋停滞的机会与时间减至最低程度。

4、所有建材均以不易产生静电吸附的材质为主。

5、所有人事物进出，都必须经过空气吹浴(air shower) 的程序，将表面粉尘先行去除。

6、人体及衣物的毛屑是一项主要粉尘来源，为此务必严格要求进出使用人员穿戴无尘衣，除了眼睛部位外，均需与外界隔绝接触(在次微米制程技术的工厂内，工作人员几乎穿戴得像航天员一样。

) 当然，化妆是在禁绝之内，铅笔等也禁止使用。

7、除了空气外，水的使用也只能限用去离子水(DI water, de-ionized water)。

一则防止水中粉粒污染晶圆，二则防止水中重金属离子，如钾、钠离子污染金氧半(MOS) 晶体管结构之带电载子信道(carrierchannel)，影响半导体组件的工作特性。

晶体的制备方法厦门大学附属实验中学组长：高一（7）班艾宇旸组员：高一（3）班方鸿浩指导老师：张高豪引言：对结晶操作的要求是制取纯净而又有一定粒度分布的晶体。

溶质从溶液中析出的过程，可分为晶核生成（成核）和晶体生长两个阶段，两个阶段的推动力都是溶液的过饱和度（结晶溶液中溶质的浓度超过其饱和溶解度之值）。

一般来说，晶体的形成有几种方法：⑴恒温蒸发，减少溶剂。

⑵降低温度，或改变溶剂的组成，以降低溶质在溶剂中的溶解度。

⑶在饱和溶液中通过化学反应使溶质增加，并以结晶形式析出。

若要制取单晶，则工序更加复杂。

但中学教材中除了在《实验化学》中介绍了冷却结晶外，其它方法均未详细介绍，实为遗憾。

制备晶体在实际操作中却有许多不易之处，更有不少细节与问题需要注意和探究。

为了深入了解晶体的有关知识，弥补此方面资料较少的遗憾，也为提高探究能力，本次研究性学习将通过实验，探究晶体的制备方法。

实验目的：探究用①蒸发结晶②冷却结晶③直接反应结晶④混合溶剂结晶⑤微调法结晶（制难溶物结晶）五种方法制得结晶。

实验用品：铁架台、漏斗、烧杯、广口瓶、玻璃棒、滤纸、三脚架、细丝、吸管、过硫酸铵、硫酸亚铁、硫酸铵、酒精、水（以十二水合硫酸铁铵、六水合硫酸亚铁铵为例，以下简称硫酸铁铵、硫酸亚铁铵）。

一、蒸发结晶此法的原理是恒温蒸发溶剂，使结晶析出。

为析出粒度大小合适的晶体，需先培养出晶核，再进一步培养使晶体长大。

若无晶核，既不能用悬挂法结晶（见下），放置法析出的晶体大小也会受限。

这是我们在多次实验中总结出的经验。

1、配置热饱和溶液取合适烧杯数个（容量依欲制的晶体量而定，一般100mL~250mL即可），计算药品量并称取相应药品。

由于市售无水硫酸铁溶解很慢，我们使用了过硫酸铵与七水合硫酸亚铁反应来制取硫酸铁铵。

称量（NH4）2S2O8 11.5克，FeSO4·7H2O 27.8克，混合。

反应方程式：（NH 4）2S 2O 8+2FeSO 4·7H 2O+10H 2O ==== 2NH 4Fe(SO 4)2·12H 2O加入少量水，溶液变为浑浊（Fe 3+水解）的棕黄色。

硫晶体的制备
硫晶体的制备主要是通过熔融合成法来实现的。

步骤如下：
1. 准备原料：根据要求配制硫的原料，主要有球形的硫粉末，可以从化学厂购买；还有聚乙烯和聚丙烯。

2. 熔融：将前面准备的原料放入电炉中，依次加热，不断调整升温，保持高温状态，直到原料完全熔融。

3. 添加硫：将硫粉末加入熔融物中，再搅拌均匀。

4. 滴加溶液：将熔融物放入容器中，滴加溶液，调节温度和pH 值，保持稳定，使熔融物沉淀。

5. 凝固：将沉淀的熔融物放入一个烧杯中，加热到200℃左右，凝固成硫晶体。

6. 晶体提取：将固化的晶体从容器中取出，需要使用一些非常小的金属工具。

7. 晶体可以通过精细的研磨来完成，以获得更好的外观效果，并使其更加光滑。

8. 晶体要经过洗涤处理，以去除有毒物质等，保证其质量。

上述就是硫晶体的制备过程，它需要有一定的技术水平和设备，其中需要掌握一些熔融技术，以及对原料的配比，再经过精细的处理才能得到最终的硫晶体产品。