晶体生长 机理

第２８卷第６期　２０１３年１２月　天津科技大学学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　、，０１．２８　ＮＯ．６　Ｄｅｃ．２０１３　

堇青石载体上ＴＳ．１晶体的生长控制与机理　

祝尊路，杨立斌，沙作良　

（天津市海洋资源与化学重点实验室，天津科技大学海洋科学与工程学院，天津３００４５７）　

摘要：以四丙基氢氧化铵（ＴＰＡＯＨ）为模板剂，正硅酸乙酯（ＴＥ０ｓ）为硅源，钛酸四丁酯（ＴＢＯＴ）为钛源，采用水热合　成结晶法在堇青石载体上结晶生长ＴＳ．１晶体．实验考察了在１７５℃、结晶时间３　ｄ的条件下，不同水与硅源比例（硅　

源质量分数）、模板剂质量分数对ＴＳ一１晶体在堇青石载体上生长及其粒径的影响；同时通过ＳＥＭ、ＡＴＲ．ＦＴＩＲ、ＸＲＤ表　

征手段分析ＴＳ一１晶体颗粒在堇青石栽体上生长机理．结果表明，ＴＳ．１合成前驱液中硅源和模板剂质量分数直接影响　

Ｔｓ　１晶体在堇青石载体上结晶过程中的骨架胶团浓度和过饱和度，通过控制过饱和度可以调控堇青石我体上Ｔｓ一１纳　

米晶体颗粒的大小．　关键词：钛硅分子筛一１；水热合成；堇青石载体；晶体生长；纳米晶体　

中图分类号：０６４３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７２—６５１０（２０１３）０６　００３６—０４　

Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｇｒｏｗｔｈ　ａｎｄ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ＴＳ一１　Ｃｒｙｓｔａｌ　ｏｎ　

Ｃｏｒｄｅｒｉｔｅ　Ｓｕｐｐｏｒｔ　

ＺＨＵ　Ｚｕｎｌｕ，ＹＡＮＧ　Ｌｉｂｉｎ，ＳＨＡ　Ｚｕｏｌｉａｎｇ　

（Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍａｒｉｎｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，　Ｔｉａｎｊｉｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｉａｎｊｉｎ　３００４５７，Ｃｈｉｎａ）　

晶体学中的晶体生长机理

晶体生长是晶体学中的一个重要领域，研究晶体生长机理对于探索材料科学、地球科学、生物科学等方面都有着重要的意义。晶体生长机理主要涉及晶体生长的基本原理、动力学规律、影响因素等方面，下面我们就一一进行深入探讨。

1.晶体生长的基本原理

晶体是由无序的原子、分子或离子按一定的方式排列而成的，因此晶体生长就是把这些原子或分子有序地聚集到一起构建成晶体的过程。不同的物种会在不同的条件下形成不同的结晶形态。

在晶体生长过程中，要满足一定的热力学和动力学条件，最终完成晶体形态的转化。其中，热力学条件主要包括熔点、饱和溶解度、自由能等，而动力学条件则与晶体核形成、生长速率、晶面生长速率等因素有关。

2.晶体生长的动力学规律

晶体生长的动力学规律可以根据各种动力学理论进行研究，如沉淀理论、界面扩散和溶液流体力学。其中，沉淀理论是最基本的晶体生长理论，它认为晶体的生长是由过饱和度引起的，而沉淀物的形成则为晶体生长提供原料。

界面扩散指的是在固体和液体界面上，由于能量的差异，物质会发生扩散流动，从而促进晶体生长。同时，溶液中也会存在着流体力学因素，如对流、振荡等，它们也会对晶体生长产生影响。

3.晶体生长的影响因素

晶体生长过程中，影响晶体质量和形态的因素非常多。其中，物理因素主要包括温度、溶液浓度、溶液pH值、气体压力等。化学因素则与晶体的生长速率、晶体形态、晶体尺寸等方面有关。

此外，晶体生长还受到了生物、物理和地球环境等方面的影响。在生物领域中，晶体生长被广泛应用于蛋白质晶体学领域，其中生物分子的晶体生长往往需要在理想的环境条件下进行。而在地球科学领域中，晶体生长则被应用于岩石和矿物的研究中，通过分析矿物的生长环境，我们可以了解到地球历史的一些重要信息。

结论

综上所述，晶体生长机理涉及了热力学、动力学、影响因素等许多方面。了解晶体生长机理对于进一步发展晶体技术和探索材料科学等领域都有着重要的意义。在未来的研究中，我们还需要结合材料科学、生物学、地球科学等领域中的问题，深入探讨晶体生长的规律和机制。

晶体生长机理与晶体形貌的控制

张凯 1003011020

摘要：本文综述了晶体生长与晶体形貌的基本理论和研究进展，介绍了层生长理论，分析了研究晶体宏观形貌与内部结构关系的3种主要理论，即布拉维法则、周期键链理论和负离子配位多面体生长基元理论。

关键词：晶体生长机理 晶体结构 晶体形貌 晶体

1.引言

固态物质分为晶体和非晶体。从宏观上看，晶体都有自己独特的、呈对称性的形状。晶体在不同的方向上有不同的物理性质，如机械强度、导热性、热膨胀、导电性等，称为各向异性。晶体形态的变化，受内部结构和外部生长环境的控制。晶体形态是其成份和内部结构的外在反映，一定成份和内部结构的晶体具有一定的形态特征，因而晶体外形在一定程度上反映了其内部结构特征。今天,晶体学与晶体生长学都发展到了非常高的理论水平,虽然也不断地有一些晶体形貌方面的研究成果,但都停留在观察、测量、描述、推测生长机理的水平上。然而,在高新技术与前沿理论突飞猛进的今天,晶体形貌学必然也会受到冲击与挑战,积极地迎接挑战,与前沿科学理论技术接轨,晶体形貌学就会有新的突破,并且与历史上一样也会对其它科学的发展做出贡献。

2．层生长理论

科塞尔(Kossel，1927)首先提出，后经斯特兰斯基(Stranski)加以发展的晶体的层生长理论亦称为科塞尔—斯特兰斯基理论。

它是论述在晶核的光滑表面上生长一层原子面时，质点在界面上进入晶格"座位"的最佳位置是具有三面凹入角的位置。质点在此位置上与晶核结合成键放出的能量最大。因为每一个来自环境相的新质点在环境相与新相界面的晶格上就位时，最可能结合的位置是能量上最有利的位置，即结合成键时应该是成键数目最多，释放出能量最大的位置。质点在生长中的晶体表面上所可能有的各种生长位置：k为曲折面，具有三面凹人角，是最有利的生长位置；其次是S阶梯面，具有二面凹入角的位置；最不利的生长位置是A。由此可以得出如下的结论即晶体在理想情况下生长时，先长一条行列，然后长相邻的行列。在长满一层面网后，再开始长第二层面网。晶面(最外的面网)是平行向外推移而生长的。这就是晶体的层生长理论，用它可以解释如下的一些生长现象。

第４２卷第１期　２Ｏ１４年２月　浙江工业大学学报　ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＺＨＥＪＩＡＮＧ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｖｏ１．４２　Ｎｏ．１　Ｆｅｂ．２Ｏ１４　

掺硅溶胶对水泥浆体中氢氧化钙晶体生长的影响及机理　

孔德玉　，马　韬　，陈元朋　，韦　鞋　，马成畅　（１．浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州３１００３２；２．浙江天成项目管理有限公司，浙江杭州３１００１１）　

摘要：研究了掺硅溶胶对水泥浆体中氢氧化钙（ＣＨ）晶体生长的影响及机理，结果表明：掺硅溶胶水　

泥浆体中ＣＨ晶体易沿（０００１）晶面二维长大，其原因是由于水泥颗粒表面水化产生的高离子强度　

导致硅溶胶迅速凝胶化，成为水泥水化产物离子的扩散介质和氢氧化钙晶体生长的支持介质，但凝　胶体系中不存在对流，ｃａ抖和ＯＨ一在凝胶体系中的扩散速度下降，减小了孔隙中ｃａ抖和ＯＨ一的　

过饱和度和成核速率，因而ＣＨ易沿（０００１）面二维成核生长．　

关键词：硅溶胶；硅凝胶；氢氧化钙；晶体生长　中图分类号：ＴＵ５２８　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６—４３０３（２０１４）０１—００９９—０５　

Ｅｆｆｅｃｔ　ａｎｄ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｓｉｌｉｃａ　ｓｏｌ　ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｇｒｏｗｔｈ　

ｏｆ　ｃａｌｃｉｕｍ　ｈｙｄｒｏｘｉｄｅ　ｉｎ　ｃｅｍｅｎｔ　ｐａｓｔｅ　ｇｒｏｕｔ　

ＫＯＮＧ　Ｄｅ—ｙｕ　，ＭＡ　Ｔａｏ　，ＣＨＥＮ　Ｙｕａｎ—ｐｅｎｇ。，ＷＥＩ　Ｓｕ　，ＭＡ　Ｃｈｅｎｇ—ｃｈａｎｇ　

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００３２，Ｃｈｉｎａ　２．Ｚｈｅｊｉａｎｇ　Ｔｉａｎｃｈｅｎｇ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　Ｃｏ．，ｌａｄ．，Ｈａｎｇｚｈｏｕ　３１００１１，Ｃｈｉｎａ）