界面擴(kuò)散受限生長條件下晶體生長形態(tài)學(xué)研究.pdf

1、作為一個(gè)歷史問題，制備形貌可控的微型和納米結(jié)構(gòu)的晶體物質(zhì)的能力是走向材料應(yīng)用的關(guān)鍵一步。在平衡條件下形成的無機(jī)晶體，其形貌是由晶體表面能的相對(duì)順序習(xí)慣確定。然而，通過改變晶體晶面能順序得到令人印象深刻的結(jié)構(gòu)則很少被報(bào)道。在實(shí)際晶體生長過程中，擴(kuò)散效應(yīng)通常在復(fù)雜的異構(gòu)和分層架構(gòu)的形成起著重要的作用。最新進(jìn)展表明，通過控制在空氣／液體，液體／液體或固體／液體界面的晶體的生長過程中擴(kuò)散效益可以合成復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。
　　 液／液(L/L

2、)界面是一個(gè)獨(dú)特的環(huán)境，因?yàn)椴贿B續(xù)的物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)，存在兩種液體。液／液界面為各種材料的空心微粒的合成形成提供了一個(gè)理想的平臺(tái)。這一戰(zhàn)略已經(jīng)被證明在聚合物，無機(jī)和金屬有機(jī)骨架膠囊的制備。然而，水溶性無機(jī)鹽作為無機(jī)化合物的一大家族，如氯化物，亞硫酸鹽和硫酸鹽，通過界面合成復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)則較少的的報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)成功的利用亞穩(wěn)態(tài)水滴界面作為平臺(tái)成功的取得了一系列的研究成果。
　　 具體研究內(nèi)容如下：
　　 (1)亞穩(wěn)態(tài)水滴界

3、面生長斗狀氯化鈉單晶及其組裝空心微球。
　　 氯化鈉(NaCl)，結(jié)晶化學(xué)的最經(jīng)典的主題，一直是作為立方晶體的典型代表。同時(shí)，改變氯化鈉的結(jié)晶習(xí)性獲得令人印象深刻的結(jié)構(gòu)未實(shí)現(xiàn)。在此，我們報(bào)告單晶NaCl斗狀單晶和他們?cè)趤喎€(wěn)水液滴界面的自組裝空心微球。當(dāng)氯化鈉水溶液被注入到丙酮和環(huán)己烷的混合物，在快速攪拌的情況下，亞穩(wěn)態(tài)水滴被短時(shí)間的穩(wěn)定。隨著丙酮擴(kuò)散進(jìn)入水相，氯化鈉在水／環(huán)己烷，丙酮兩相之間成核。同時(shí)，非極性的環(huán)己烷吸附在晶體的

4、(001)面，阻止了晶體在此<001>方向的生長。然而，{001}面和{111}面的繼續(xù)生長，并保持了原有的生長速度。有趣的是，我們成功的改變氯化鈉晶體的生長習(xí)性，并以亞穩(wěn)定水滴為模板生成了的斗狀單晶和它們的自組裝空心微球。該結(jié)果打開了一條新的途徑來控制水溶性物種晶體的生長，了解在晶體的生長機(jī)理。
　　 (2)亞穩(wěn)態(tài)水滴界面生長四角錐斗狀氯化鈉八面體及其自組裝空心微球。
　　 人們?cè)趲资兰o(jì)以前，在存在低濃度的添加劑時(shí)，發(fā)

5、現(xiàn)晶體形態(tài)可以發(fā)生顯著改變，其作用機(jī)理是由于添加劑可以吸附在特定晶面進(jìn)而減小晶體在特定晶面的生長速率。如，在氯化鈉水溶液中存在的尿素或甲酰胺，面心立方晶體氯化鈉將形成八面體。因此，我們?cè)诘膩喎€(wěn)態(tài)水滴的界面研究的尿素對(duì)氯化鈉的晶體形貌的影響。成功合成氯化鈉四角錐斗狀八面體形狀的單晶以及自組裝的空心微球。掃描電鏡顯示，微球大部分粒徑范圍為10-40微米，其是有幾十個(gè)大小為2微米左右的四角錐斗狀八面體氯化鈉單晶組成。(3)亞穩(wěn)態(tài)水滴晶面生長立