Page 103 - 《精细化工》2022年第10期

第 10 期 曹雨微，等: Mg(OH) 2 低极性晶面选择性生长控制及机理
纯水洗涤 3 次，105 ℃干燥 6 h，得到白色粉末状产
物，产量约 40 g，备用。最佳水热处理条件为：MH
40 g ，晶 面调 控 剂 浓度 0.5 mol/L （ 16.24 g
MgCl 2 •6H 2 O），纯水 160 mL，在 160 ℃、500 r/min
下水热处理 6 h，纯水洗涤 3 次，105 ℃干燥 6 h。
1.3 结构表征与性能测试
XRD：靶材 Cu，管电压 40 kV，管电流 40 mA，
扫描范围为 10°~80°，步进角度 0.02°，采样时间 0.6 s。
FE-SEM：工作电压 10 kV。FTIR：采用溴化钾压片
–1
法对 MH 样品进行测试，波数范围：4000~400 cm 。
激光粒度分析：样品测试前用无水乙醇超声预处理
15 min。
2 结果与讨论
2.1 MgCl 2 浓度对 MH 的（001）晶面生长的影响
在 1.2 节条件下调控 MgCl 2 浓度，将 MH 在 160
℃下水热反应 6 h，考察了其（001）和（101）、（110）
晶面选择性生长情况。各样品的 XRD 特征衍射峰及
MgCl 2 浓度对 MH 的 I 001/I 101 和 I 001/I 110 比值的影响如图
1 所示。
图 1 不同 MgCl 2 浓度下 MH 产品的 XRD 图（a）及特征
峰比值（b）
Fig. 1 XRD patterns (a) and characteristic peak ratios (b)
of MH products prepared under different MgCl 2
concentration conditions
从图 1 中可以看出，样品的 XRD 特征衍射峰均
与 MH 的标准图谱（PDF#44-1482）一致，属六方
晶系 [23] ，且没有杂晶相，说明晶面调控剂中的 Cl
·2037·
未影响 MH 产品的晶体结构。水热前原料的（001）
峰强度低于（101）峰，略高于（110）峰，且半峰
宽较宽，水热后 MH 产品的（001）峰强度大幅增强，
且峰形尖锐，半峰宽变窄，说明经过水热反应后，
MH 的晶体结构更加完整。经 0.6 mol/L 晶面调控剂
MgCl 2 处理后的 MH 产品，I 001/I 101 和 I 001/I 110 分别增至
2.78 和 15.19，较原料（0.86、3.43）分别提高了 223.26%
和 342.86%。
随着晶面调控剂 MgCl 2 浓度的提高，（001）、
（101）和（110）等衍射峰的强度先增大后降低，在
MgCl 2 浓度为 0.6 mol/L 时峰强最高。这是因为，
+
在较低 MgCl 2 浓度条件下，水解产生的 H 较少，MH
2+
溶解较慢，不利于 Mg 在 MH 表面进行溶解-结晶，
不利于晶体生长的进行。而在 MgCl 2 浓度较高时，
+
其水解释放 H 的能力提高 [24] ，体系 pH 会维持在较
低范围，也不利于晶体生长。且基于阴离子型絮凝
剂对 MH 的电荷中和效应 [25] ，由于 MH 表面带正电，
–
MgCl 2 引入的 Cl 会更快地与 MH 结合，进一步加速
溶解，增大 MH 的溶解效率。同时，溶液中杂质离
2+
–
子（Cl ）较多，影响了 Mg 在 MH 晶面的有序结
晶过程，也降低了晶体生长的完整性。
从图 1 还可以看出，I 001/I 101 和 I 001/I 110 随着 MgCl 2
浓度的提高呈先增大后减小的趋势，当 MgCl 2 浓度
为 0.4 和 0.8 mol/L 时数值最低，当 MgCl 2 浓度为
0.6 mol/L 时数值达到最大。这表明，晶面调控剂
MgCl 2 可以促进（001）晶面的选择性生长。但
当 MgCl 2 浓度较低时，MH 的溶解效率较低，（001）
晶面相较于（101）和（110）晶面受到较大影响，
生长速率较慢；而当晶面调控剂浓度较高时，引入
–
了过多的 Cl ，也对（001）晶面生长产生较大影响。
由此得出，晶面调控剂 MgCl 2 的浓度对 MH 的晶面
选择性生长具有较大影响。I 001 /I 101 和 I 001 /I 110 数值的
增大可能是由于 MH 颗粒表面带有正电荷，极易吸
–
–
附阴离子，并且在沉淀体系中 OH 半径小于 Cl 半
–
径，OH 更容易吸附到微晶的基本晶面上，促进颗
[9]
粒边缘的生长 。所以，晶面调控剂 MgCl 2 是通过
–
提供 Cl 促进了 MH 边缘的生长，进而强化了（001）
晶面的生长。
从经济效益和产出效率角度分析，晶面调控剂
浓度从 0.5 mol/L 提升至 0.6 mol/L，I 001 /I 101 和 I 001 /I 110
仅分别提升了 1.2%和 8.0%。综合考虑，确定晶面
调控剂最佳浓度为 0.5 mol/L，此时 I 001 /I 101 和 I 001 /I 110
分别增至 2.70 和 13.99，较原料（0.86、3.43）分别
提高了 213.95%和 307.87%。
原料 MH 和不同晶面调控剂浓度下产品的
FE-SEM 图如图 2 所示。
从图 2 中可以看出，晶面调控剂浓度对 MH 样
– 品形貌具有较大影响。当 MgCl 2 浓度从 0.4 mol/L 提