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分享几张CoCP和NiCP的超声波结晶/重结晶显微镜图~~
2016/10/03
IP:广东
不知道按照什么顺序说,所以随便说说。。。GT系列向来存在晶型问题,容易压爆,如何减少晶体棱角,甚至获得球形晶体,这是个有趣的课题。。。所以老衲针对性做一些无聊的实验。。。比较随意,没有定量地设计实验,只是初探一下几种方法的可行性~~了解一下晶体的种类和形状。
首先,简述一下超声波对结晶的影响,源自文献(超声波对结晶过程的作用及机理),帖子最后会附上~~
1. 超声波可以有效地促进成核,加速晶体的析出。原理未确定,一般认为:一方面,超声波的空穴作用有助于晶核的形成。另一方面,超声波打破了固液平衡也有助于晶体析。
2. 超声波可以对晶体的晶习,粒度产生影响。主要体现在:一方面,在超声波存在状态下的结晶产品的粒度通常小于没有引入超声波所得的结晶产品,引入超声波通常可以使产品的粒度分布变窄。(这个估计就是本贴中,超声结晶的颗粒极小且尺寸均匀的原因)
3. 超声波可以改变结晶习惯。原理不清,一般认为是,超声波可以抑制或加速晶体特定晶面的生长速度,同时,超声的摩擦作用也会产生一定影响。
4. 超声波可以防止产品的聚结。
5. 经过超声波成核的产品,其流动性和堆积密度一般都会有明显的提高。
(这一点,貌似对能才领域很有吸引力啊。)
一、CoCP主题:
      1.1    80度混合,不保温,直接冷却结晶~~大量针状晶体,很漂亮,看起来一闪一闪亮晶晶(不要被图片迷惑,布氏漏斗很小,产物只有几克。还有,显微镜物镜4倍,目镜倍数没找到)
IMG_20161003_174308.jpg
11.jpg
      1.2    70度混合,不保温,在摇床里面,200转,30度结晶~~颗粒细小的针状晶体,比1.1的产品要细很多很多~~物镜10倍(1.1的图是4倍的物镜)
普通冷却,30度恒温摇床,转速200.jpg
      1.3    70度混合,保温15min后,随水浴冷却而静置冷却,沙子一样的颗粒,很大,接近正方体,干燥快,流散好~~物镜4倍(条件主要参考自:https://www.kechuang.org/t/70359,所得颗粒的大小形状也和该帖类似)
教程中所述,静止结晶.jpg
      1.4   70度混合,保温15min后,超声冷却结晶~~极细的粉末,晶体尺寸均匀,接近正方体~~物镜40倍 or10倍?  忘了。。。
超声,物镜40.jpg
      1.5  静置结晶和超声结晶的对比图:
对比.jpg
需要说明的是,颜色的区别,主要是由颗粒尺寸引起的,组分应该是一样的,因为前期制备条件一样,只是析晶过程不同而已。颗粒越小,颜色越浅。
二、CoCP的溶解和重结晶:
      2.1    按照1.3步骤制备粗颗粒,75度溶解于蒸馏水(先加热水,再倒进去产品,不是加进去一起加热),手动摇匀,还没完全溶解的时候,锥形瓶里面还有少量未溶解的CoCP,拿一次性滴管吸出少量,滴在载玻片上,显微镜伺候:
               4倍物镜(可以看到水珠,水珠里面有晶体,颗粒已经溶解了不少,有球状晶粒出现):
222.jpg
               10倍物镜(注意,由于水滴的放大效果,实际颗粒会小一些)
33.jpg
                干燥后,可以看出,颗粒的棱角大部分不见了,有少量球体出现。所以说,通过制备大晶粒,再用少量水溶解掉部分晶体,可以获得球状的晶体:
66.jpg
77.jpg
8.jpg

       2.2   把一定量的蒸馏水加热到70度,倒入产品,搅拌溶解,过滤,长时间超声重结晶(具体过程有点忘,做了两次,溶解后,会往里面添加一些CHZ,超声时间忘了,大概是50min,超声过程,水温会上升。。。所以对晶体的具体影响原因不清楚),和1.4类似,极细小的颗粒,会团聚,抽滤完变成一块饼。。。不过,晶体有点区别,颗粒稍微均匀,棱角似乎被溶解掉了?球体?
                 10倍物镜
111.jpg
9.jpg
                40倍物镜:因为颗粒是立体的,所以高倍的时候不容易聚焦,只能聚焦到一部分颗粒上边,所以图片看起来会有点模糊。。。
22222.jpg
234d.jpg
222234.jpg 上边这张图里面还可以看到一条针状的结晶。。。
232323.jpg
sadfddsf.jpg
       2.3   超声结晶和重结晶颜色对比,浅色的是超声重结晶的(2ml离心管里)
00.jpg

小结一下,粗颗粒表面快速溶解,这个貌似是制备球形产品的不错的方法,产品应该不会变质。对于超声重结晶,可以得到极细的类球颗粒,但是由于超声时间长,而且经历过70-80度的温度溶解,不知道会不会导致产品变质。
还有,CoCP的溶解度不低的,制备的几克产品,经过重结晶之后估计剩下一半。。。
            
三、 NiCP主题:
3.1 初试(超声结晶的初实验,做得很粗糙,删了,后边补上详细的超声结晶,见3.2):
摇床摇出来的:很多不规则,很多棱角的细晶体,颗粒较小。
eee.jpg
3.2 NiCP超声结晶实验(颗粒都是极细,像面粉,会结块,所以这里主要用10倍及以上的物镜,4倍的看不出细节)
    3.2.1    几种方法得到的样品~~
aaaaaa.jpg

11.jpg
   3.2.2   70度混合,保温15min,直接超声结晶,超声时间为30min:
22.jpg
上图可以初步看出,颗粒极细小,尺寸很均匀。接下来是细节图(物镜倍数:10,40,40,100,100):
bb.jpg
cc.jpg
dd.jpg
ff.jpg
ee.jpg
可以明显看出,颗粒棱角分明,尺寸均匀,接近正方体,没有针状晶型。
  3.2.3 超声重结晶
bb.jpg
ee.jpg
cccccc.jpg

总结:
1. 用水溶解颗粒表面,确实可以得到球形产品,但是尺寸均匀与否,和原来的颗粒尺寸均匀度息息相关,最理想就是制备出尺寸均匀且接近正方体的大颗粒,然后部分溶解,应该可以得到漂亮的球,如果是针状的话,应该无解,但是依旧可以减少颗粒的棱角。
2. 超声会改变晶习,有助于立方晶体的析出。同时,超声也会明显降低晶体的尺寸,有文献(硫酸铜结晶)显示,超声频率越高,晶体颗粒越小。超声重结晶,可以一定程度减少颗粒棱角,可以得到颗粒较均匀的类球晶粒。
3. 这几次实验,发现,似乎混合后保温15min挺重要,得到的晶体尺寸会均匀很多,具体原因不详,是不是真是这样,暂时不清楚,需要多次实验才能确认。
4. 按理说,超声结晶和超声重结晶的原理应该是一样的,得到的颗粒大小确实很类似。但是生成的颗粒表观形状却略有区别,直接超声冷却得到的晶体,以细小的立方体颗粒居多,棱角依旧明显,但是超声重结晶得到的晶体,明显棱角少很多。最直观的区别就是,直接结晶的产品颜色稍微深一些(见2.3的图)。可能是前期碱式碳酸钴制备过程中,引入的微量杂质的影响吧,当然也有可能是操作误差。。。
5. 磁力搅拌似乎不是很好的方法,因为析晶过程中,有些颗粒会在器壁上析出并附着,有些会随着搅拌悬浮在溶液中,这样就导致,器壁上的颗粒慢慢长大而悬浮颗粒小,最终产品颗粒大小不一。而且,高速旋转的搅拌子也可能碾碎一些晶粒,产生碎片。。。超声则对溶液的作用非常均匀。
6. 对于业余爱好者,有条件的话,玩玩超声结晶也不错,但是重结晶就没必要了。因为产品有一定溶解度,如果少量制备,重结晶一次基本就剩不了多少,而且产品会不会变质还不清楚。。。

End~~
文献:

attachment icon 超声波对结晶过程的作用及机理.pdf 155.50KB PDF 72次下载 预览

attachment icon 超声对硫酸铜结晶过程的影响.pdf 1.30MB PDF 27次下载 预览

attachment icon 超声波对甲硝唑溶液结晶机制影响的研究.caj 6.68MB CAJ 1次下载
[ 修改于10年2个月前 - 2016/10/06 21:10:06 ]
+1
学术分
博丽灵梦
2016/10/06
实验设计细致结论清楚,值得借鉴
23
1139872424作者
10年2个月前IP:广东
826377
2楼
引用 718281828kc:
lz的实验很细致,而且通过控制变量并加以镜检,得出了结晶的条件与晶型的定性的关系。
此外,通过结论可以大致看出来。。。NiCP确实比较难以实用化啊233
确实如此啊,NiCP似乎颗粒尺寸范围很大,不太均匀,虽然能搞出一些球形的,但是很不均匀。。。比较难控制。不过NiCP实验次数很少,也比较粗。找时间细做一下看看~~
引用
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826424
3楼
引用 718281828kc:
lz的实验很细致,而且通过控制变量并加以镜检,得出了结晶的条件与晶型的定性的关系。
此外,通过结论可以大致看出来。。。NiCP确实比较难以实用化啊233
今天仔仔细细重复一下实验,发现NiCP在超声条件下,也可以获得不错的效果。。。颗粒主要由立方体组成,尺寸相对也均匀,重结晶后棱角也少了~~
70度混合,保温15min,超声冷却结晶,超声时间为30min,得到的粉末非常非常细,颜色较浅,抽滤后结块。。。晾了几个小时,没完全干,可以看到一小团一小团的,用塑料滴管轻碾过去,就变成薄薄一层。。。
qq.jpg
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1139872424作者
10年2个月前IP:广东
826489
7楼
引用 718281828kc:
看来说不定这样可以让NiCP实用化呢233
有没有镜检的结果,求图片~
是指显微镜么,原帖都补上了,很多图片~~
22.jpg
cc.jpg
如果是扫描电镜图的话,这个有点麻烦,哈哈~~
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826493
9楼
引用 wesker:
产物太细不便于过滤 很可能在装药时沾壁 同时假密度会不会太低 不便于压装
流散性不好不适应机械装药
有条件测一下假密度和静电积累

多谢指导~~
颗粒确实比起静置结晶出来的要小非常非常多,但是抽滤还是没问题的,也是十几秒的事。自制碱式碳酸镍,那个抽滤才叫难,抽滤要抽很久。。。上边用塑料滴管碾压的,那个样品还没完全干燥,会粘住滴管。。。完全干燥后,就是会团聚,抽滤的时候变成饼,捣散干燥后,还是一团一团的,流散性能还行,在小纸槽里晃动,像沙子一样,这形状有点像SA啊,有点团聚,变成一粒一粒的。。。如果完全碾压散,可能会存在粘壁的现象吧。
还有,我在想,能不能把这个产品作为晶种,来培养大颗粒立方体结晶呢。。。可惜我对晶体这块知识薄弱,看的文献不够多。。。
123.jpg
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826494
10楼
引用 msckmsck:
不知流散性怎样? 受够流散性差的装药了
干燥后如下图,团聚成一粒一粒的,像沙子一样,流散还行,倾斜的话,那些团聚的颗粒会滚下去。。。只是大小不一。。。如果完全碾压成粉末,估计就不行了。。。常见的几个毫米直径的塑料笔芯,药可以直接倒进去~~
123.jpg
引用
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1139872424作者
10年2个月前IP:广东
826495
11楼
引用 smith:
有点像铜铵的颜色
铜铵没做过。。。不过,这个颜色比静置得到的晶粒,颜色要浅很多,CoCP,NiCP都是,大颗粒的颜色会很深,颗粒越小,颜色越浅~~
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826496
12楼
刚挑了个团聚的大颗粒,用塑料滴管轻轻压碎,变成小一些的团聚颗粒,流散还行,纸张倾斜,颗粒就会流动,但是,如果完全碾压成粉的话,估计就不行了~~
轻压后.jpg
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826530
13楼
塑料管是那种笔芯管,拿个小木棍压。。。手压密度计算结果:1.18。正如 @wesker 所说,假密度貌似较低,而且也稍微有点粘壁~~不过流散还行,可以直接倒进去这个小管。。。
(塑料管长度和内底面的面积,用image-pro plus 6.0处理的,根据尺子设定好标尺,然后可以直接量出长度和面积)
密度计算.jpg
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1139872424作者
10年2个月前IP:广东
826542
15楼
引用 wesker:
培养大粒径晶体最常见的是溶解于合适的溶剂缓慢结晶。
对溶解度较大容易形成过饱和体系的材料 这种细晶可以做晶种
多谢,有空我试试看~~
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826676
16楼
超声重结晶之后,似乎有新的晶型产生,呈多面体,所以在低倍的显微镜下看,会觉得很像球形~~而在电镜下可以清楚看出,晶体为多面体,颗粒分明,尺寸似乎分两个等级,小的在几个微米,大的在十几到二三十微米,大颗粒表面相对光滑,极少有https://www.kechuang.org/t/64464#826673 这个帖子中显示的大量孪晶现象,但是依旧有不少棱角。
似乎NiCP颗粒更加均匀。。。奇了怪了,可能是视野选择的问题吧。。。
浏览这段内容需要1学术分内容已隐藏
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826693
18楼
引用 张静茹:
这是什么型号电镜?多少倍?
德国ZEISS Merlin, 高倍电镜,图片的放大倍数在图中都有标示,“Mag =”这个就是放大倍数。。。这里使用的是几千到一万倍。当然,这电镜比较猛,我拍过最高的是10万倍,非常清晰,更高倍数也没问题。
QQ截图20161011164734.jpg
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1139872424作者
10年2个月前修改于 10年2个月前IP:广东
826803
21楼
引用 特斯拉小圈圈:
乍一看看成CoHP.....不知之前那位的CoHP结晶没有
论坛不是禁止HP系列么。。。没必要冒这个险啊。。。可能CoHP相对稳定些,但是没必要冒险,还是把精力花在更有意义的地方哈~~例如NiCP晶型的研究~~
而且,有些试剂中,钴试剂可能含有少量镍,或者镍试剂中含有少量钴,这些是可能导致大问题的。。。例如某牌子的 碱式碳酸镍试剂,里面的技术指标显示,含有<=0.05% 的Co,含有<=0.05%的Zn,含有<=0.001%的Fe 等等;又如某牌的碱式碳酸钴,技术指标显示,含有<=0.3% 的Ni,含有<=0.03%的Zn,含有<=0.01%的Fe 等等。。。
所以,真的不建议玩HP的,一旦Co试剂含有少量Ni,可能导致大问题的。。。
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笔记
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我也是有底线的