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)
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)
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)
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。。。
1.5 静置结晶和超声结晶的对比图:
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):
10倍物镜(注意,由于水滴的放大效果,实际颗粒会小一些)
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:
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
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。。。
上边这张图里面还可以看到一条针状的结晶。。。
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)
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。
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~~
3.2.2 70度混合,保温15min,直接超声结晶,超声时间为30min:
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):
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
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:
超声波对结晶过程的作用及机理.pdf
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超声对硫酸铜结晶过程的影响.pdf
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超声波对甲硝唑溶液结晶机制影响的研究.caj
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