硫化锌晶体
2017-06-06 17:50:00
硫化锌晶体具有不改变配位情况的多晶型现象,有立方硫化锌和六方硫化锌两种结构立方硫化锌晶体结构:国际上表达这种结构形式的记号为B3型；属立方晶系，面心立方点阵型式；Zn2+和S2-离周围都由4个异号离子呈四面体方式配位；这种结构也可看作S2-作立方最密堆积，Zn2+填入四面体的空隙中；或者，由于Zn-S间共价键占很大成分，可将它的结构看作立方金刚石结构中的C原子，交替地由Zn和S原子置换而得。六方硫化锌晶体结构:国际上表达这种结构形式的记号为B4型；属六方晶系，简单六方点阵型式；Zn2+和S2-离子周围都由4个异号离子呈四面体方式配位；这种结构也可看作S2-作六方最密堆积，Zn2+填入四面体的空隙中。作立方闪锌矿堆积的硫化锌晶体．四个面心立方格子上的原子(Zn)和周围属于另一个面心立方格子上的四个原子(S)，以共价键的形式相互结台．整个硫化锌晶胞就是由这两类格子沿面心立方对角线方向错开1／4对角线长度套构而成，这时S 作立方最紧密堆积，Zn” 充填其半数的四面体空隙．这是13-ZnS，而用六角纤锌矿堆积的硫化锌晶体即n ZnS，S 一作六角最紧密堆积，Zn” 充填其半数的四面体空隙，可见闪锌矿型与纤锌矿型的硫化锌晶体结构很相似，所不同的仅是S 的堆积方式不同，以一个晶胞中S 的堆积情况来分析，纤锌矿型结构垂直于六次轴方向S 排列有三层，闪锌矿型结构垂直于三次轴方向S。一排列有四层，两种结构中S的排列层间距也十分相似.硫化锌晶体属等轴晶系的硫化物矿物。闪锌矿完好晶形呈四面体或菱形十二面体，但少见，常呈粒状集合体.
单晶仲钨酸铵的制备工艺技术
2019-01-30 10:26:27
钨是战略资源，是我国的丰产元素和保护矿种。长期以来，我国出口钨的初级产品，进口高端产品，出口产品的价格仅为进口产品的1％，与我国的经济发展要求极不适应。为加快钨新材料研发进程，实现钨产品由初级向高技术含量、高附加值产品的转变，使我国钨资源优势转化为经济优势，研究高性能钨材料的制备技术具有重要的现实意义和发展前景。
由于遗传关系，仲钨酸铵(APT)的晶体特性，如晶体形貌、平均粒度和粒度分布、松装密度和流动性对后续粉末冶金产品－钨粉、钨丝和钨合金的材料性能影响极大。单晶APT因其具有优良的物理性能，是生产高性能钨材料的理想原料。首先，单晶APT粉体具有良好的流动性，由单晶APT经焙烧－氢还原制取的钨粉，在压制过程中因滑动磨擦阻力小，坯料的空洞缺陷明显降低，加工材料的力学性能大幅度提高。由于抗拉、抗断裂性能好，拉制过程钨丝的成品率为90％，而以多晶APT为原料生产的钨丝其成品率仅为70％。因此，单晶APT成为生产车用高品质钨丝的必选粉体原料。此外，单晶APT粉体具有较高的松装密度，坯料中晶粒间隙小而均匀，力学缺陷少，压实密度高，以其制取的合金材料其抗压、抗剪力、抗冲击性能优良。如以单晶APT制取的顶锤寿命是以多晶APT制取的2～3倍。由于配重作用大，单晶APT是生产装甲弹、高密度合金、微钻、数控刀片等高性能钨材料的优良粉体原料。
因此，单晶APT粉体的制备技术及其制备原理的研究，是一关键课题。国内外现有的对APT性能的研究，较多的是关注工艺条件与仲钨酸铵的粒度、粒度分布、松装密度和流动性等晶体特性的关系。笔者在探明单晶APT结晶原理基础上，研究了结晶装置、搅拌转速、温度等因素对仲钨酸铵团聚的影响。
一、试验部分
（一）试验原料及试剂
(NH4)2WO4溶液：为黑钨矿精矿经碱溶、离子交换法除杂净化转型后所得溶液，其ρ（WO3）＝285.66 g/L，pH＝9.80，c（Cl－）＝2.5mol/L，Mo、Si、P、As杂质微量。
试验过程中，溶液结晶至初始溶液体积的40％。
（二）试验仪器
DF－1集热式恒温磁力搅拌器（江苏金坛市中大仪器厂）；5312数显搅拌器（江苏金坛市中大仪器厂）；0.1mg电光分析天平（成都科学仪器厂）；721型分光光度计（上海精密科学仪器有限公司）；SFC－100FL麦克奥迪显微镜；红外线快速干燥器。
（三）试验装置 试验装置如图1所示。图1 制备球形仲钨酸铵的蒸发结晶装置
二、单晶仲钨酸铵的制取机理
晶粒团聚的先决条件是接触。晶粒的接触方式有2种：一是沉积于结晶器底部的堆积接触；二是悬浮于结晶溶液中的碰撞接触。其中，碰撞接触的机会大小与结晶器内流体的流动方式和溶液中固体颗粒的浓度有直接关系。
堆积接触可以通过搅拌使晶体颗粒悬浮而避免，因此，在保证晶粒处于悬浮前提下，降低以至消除晶粒在溶液中运动碰撞的机会是制取仲钨酸铵单粒晶体的前提。
由于搅拌装置和搅拌转速不同，晶粒在运动中碰撞的机会有很大不同。根据研究，在横截面为圆形的结晶器中，流体围绕搅拌轴做圆周同心层流运动时，晶粒碰撞机会最小。
流体运动是层流还是紊流，取决于流速，即搅拌速度。搅拌越慢，流体偏离紊流越远。因此，在保证晶粒不沉积的前提下，搅拌转速越慢越好。
APT晶粒的沉降速度与其粒度有关。粒度越大，越易沉降，维持其保持悬浮状态所需的转速越快。因此，结晶过程根据晶粒长大的情况，对搅拌转速进行由慢到快的控制，确定不同粒径范围，APT晶粒既不沉积也不碰撞的最佳转速是制取单粒晶形APT的技术关键之一。
APT晶粒在结晶过程中的碰撞机会也与单位体积晶液中颗粒多少（即固相浓度）、晶粒大小有关。根据前期研究结果，在起始钨酸铵溶液浓度相同条件下，降低结晶前期溶液温度、搅拌转速是降低成核数量（即降低固相浓度）和晶粒生长速度（即降低晶粒粒径）、减少APT晶粒碰撞、制取单粒晶形APT的技术关键之二。
三、结果和讨论
（一）结晶装置对仲钨酸铵团聚的影响
反应条件：搅拌转速70 r/min，结晶温度95℃。定性考察结晶装置对仲钨酸铵团聚的影响。
结晶装置均为横截面为圆形的结晶器。根据仲钨酸铵结晶动力学理论及流体力学原理，这种结晶装置中，流体围绕搅拌轴作圆周运动，相同半径点的流体速度基本一致，基本实现流体层流。研制的结晶器与普通结晶器流体流动状态显著不同，如图2所示。图2 不同结晶器中流体的流动状态
基于上述原理，对搅拌浆进行改进。装置分为A、B、C 3种。A未进行改进，B、C分别为改进1和改进2装置。试验结果见表1。可见，经过改进的结晶装置，所得APT粉体单晶率明显升高。以下试验均在C装置中进行。
表1 结晶装置对仲钨酸铵团聚的影响结晶装置APT粉体单晶率/%APT粉体粒度/μmAPT粉体松装密度/（g·cm－3）A46462.2B78351.8C85422.1
（二）搅拌转速对仲钨酸铵团聚的影响
结晶温度95℃，试验结果如图3所示。图3 搅拌速度对APT粉体团聚的影响
由图3可知：1、低搅拌速度下所得APT的单晶率较低，转速为30 r/min时，单晶率为62％。这是因为搅拌转速较慢时，APT颗粒在溶液中不能充分悬浮于溶液中，而是以堆积方式沉积于结晶器底部，这必然导致APT团聚现象发生。随着搅拌速度提高，APT团聚现象逐步得到缓解，因而APT单晶率逐步提高，并在70～90 r/min时达到最佳值，此时单晶率在86％左右。
2、随着搅拌转速的进一步提高，APT单晶率逐步下降。这是因为搅拌转速的提高必然导致结晶器内溶液的流动状态从层流变为紊流，紊流状态使悬浮于溶液中的APT颗粒碰撞接触机会加大，从而导致APT团聚现象发生。
3、可以得出结论：搅拌转速70～90r/min是一个分界点。低于70r/min，溶液中的APT颗粒有部分因搅拌力不足而沉积团聚；在此范围内，溶液中的APT颗粒基本悬浮于溶液中；大于90r/min，溶液搅拌加剧，悬浮于溶液中的APT颗粒碰撞加剧而团聚。因而，从结晶的整个过程来看，搅拌转速应控制在70～90r/min范围内。
（三）搅拌转速对不同时期仲钨酸铵团聚的影响
从结晶局部过程来看，搅拌速度70～90r/min并非为最佳值。如前所述，最佳搅拌速度是在保证APT晶粒不沉积前提下越慢越好。但在结晶不同时期，由于晶粒的数量和大小是不同的，因而保证APT晶粒不沉积的最慢转速也不同。因此，有必要进一步探索不同结晶时间时维持层流和阻止晶粒沉积的最佳转速。
结晶从开始到结束，APT颗粒的大小应该呈总体增大趋势，因而搅拌速度在结晶初期可以取较小值，随着结晶过程的进行，搅拌速度应逐步提高。在结晶后期，搅拌转速达到70^90 r/min总体最佳值。
结晶时间取3个点：晶核出现前，晶核出现时和晶核出现后1h。对于时间点1，取转速分别为10，20，30r/min；对于时间点2，取转速分别为30，40，50r/min；对于时间点3，取转速分别为60，70，80r/min；结晶温度为95℃。在此条件下进行正交试验。试验结果见表2。
表2 不同结晶时期搅拌转速对APT团聚的影响试验序号时间点1时间点2时间点3APT单晶率/%120406089230507093340608091420508092530606088640407092720607091830408092940506090
由表2可知：2号试验所得产品单晶率最高，即晶核出现前，搅拌转速为30r/min；晶核出现时，搅拌转速为50r/min；晶核出现1h后，搅拌转速为70r/min；结晶后期，搅拌转速控制在70～90r/min范围内。在此条件下，所得产品APT单晶率达93％。
结晶后期指的是溶液中不再形成新的晶核，即溶液的过饱和度达到了最低值。据测算，这个点溶液的密度为1.116～1.125g/cm3。结晶后期到结晶结束，仍有5～6h的结晶时间，但这段时间工艺条件的改变对APT单晶率影响很小，因为这段时间晶体已经长的比较大了，相互的碰撞不再易于团聚。
（四）温度对仲钨酸铵团聚的影响
APT晶粒在结晶过程中的碰撞机会与单位体积溶液中颗粒数量的多少也有关系。如上所述，对APT单晶率影响最大的阶段是结晶前期，即从成核开始至成核结束。因此，着重研究了结晶前期不同温度对APT单晶率的影响。溶液温度仍取95℃，加速加热以缩短周期；成核终了至结晶结束，温度仍控制在95℃。
试验条件：晶核出现前，搅拌转速为30r/min；晶核出现时，搅拌转速为50r/min；晶核出现后1h，搅拌转速为70r/min；结晶后期至结晶终了，搅拌转速为80r/min。结晶前期，改变蒸汽温度，试验结果如图4所示。图4 结晶温度对APT粉体单晶率的影响
由图4可知：适当降低结晶前期的温度，APT粉体的单晶率有较大的提升空间，但温度不能降低得太多；温度为80℃时，APT单晶率达到最佳值，为96％；进一步降低温度，晶体成核率过低，晶体长大速度过快，晶粒粗大，反而对APT粉体单晶率有负面影响。
四、验证试验
根据上述试验结果，在最佳工艺条件下进行验证试验。结果表明，APT粉体单晶率大于95％，松装密度1.5～3.0 g/cm3，费氏粒度在30～60μm之间，霍尔流动性30～50s/50g。产品单晶电镜扫描图如图5所示。图5 单晶APT电镜扫描图
五、结论
采用改进的结晶装置，APT粉体单晶率明显提高。这种改进主要体现在搅拌浆上，可以促进结晶器内溶液层流的实现。所研发的单晶APT粉体制备流体层流控制技术及装置，可有效减少晶粒间的碰撞，使制备出的单晶APT粉体单晶率达90％以上。
APT粉体最佳结晶条件为：晶核出现前，搅拌转速为30r/min；晶核出现时，搅拌转速为50r/min；晶核出现1h后，搅拌转速为70r/min；结晶后期至结晶结束，搅拌转速为70～90r/min；适当降低结晶前期温度，APT粉体单晶率有较大提升空间，在结晶温度为80℃时达到最佳值，单晶率为96％。
纳米晶体材料的应用前景分析
2019-01-03 09:36:46
纳米晶体材料是指三维空间尺度中至少有一维处于纳米量级的晶体材料，其晶粒尺寸约为1-250纳米，这种材料的一个显著特点就是其大部分原子处于晶粒边界区域。这种独特的结构特征使纳米晶体成为有别于普通多晶体和非晶态固体的一种新材料，其中界面成为一种不可忽略的结构组元。
纳米晶体材料分为单相或多相的单晶或多晶粒材料。在单晶材料中，任意区域都具有一样的晶格方向，而多晶材料则由许多晶格方向不一的区域或晶粒组成，晶粒之间由晶界相分割。由于纳米多晶材料晶粒细小，其内部由晶界、相界或畴界等构成的内界面含量很高，因而显著影响着纳米晶的物理和机械性能，使其具有传统材料所不具备的优异特性。与传统的粗晶材料(晶粒尺寸的范围大约是10-300微米)相比，纳米晶粒材料具有十分优异的物理、力学以及化学性能，如很高的强度或硬度、良好的热稳定性、增强的扩散性能和热传导性质。纳米晶体设计师
纳米晶体的制备和合成技术一直是纳米晶体材料研究领域的一个重要方面。目前纳米晶体材料的制备方法主要有：外压力合成(如超细粉冷压法、机械研磨法)、沉积合成法(如各种沉积方法)、相变界面形成法(如非晶晶化法)等。
纳米晶体材料在很多领域可以得到应用。例如，它们不仅能发光，也能吸收多种颜色的光，这有助于形成高分辨率显示器屏幕上的发光像素，或是制成新类型的高效、广谱太阳能电池。同时，这种材料还可被用于开发针对少量特定生物分子的高敏度探测器，如作为毒素筛选系统或是医药检测设备等。又如，纳米晶体材料可以弥补硅钢和铁氧体材料的不足，使各类电子产品的质量和效率得到提高，且节能效果明显。目前，纳米晶材料除了用于制造变压器以外，还可以作为互感器、电抗器、传感器、滤波器等器件的铁芯材料，应用范围还涉及到我们的日常生活中的家用电器、智能电表、直流变频空调、漏电保护开关等，电力系统的输变电测量、配电、遥测传感等，铁路系统的机车空调、电力机车的逆变电源、铁路信号传感等，还应用在航天、航空、航海等多项军工和国家高科技项目中，被定型采用。
未来，纳米晶材料研究中要积极改善及取代传统材料，提高及改善产品质量和性能，制备技术应致力于开发高性能、微型、环保型产品。
硫酸铜晶体的化学性质
2019-03-13 11:30:39
硫酸铜晶体中每一组铜离子、硫酸根离子与结晶水分子的个数是1：10，呈蓝色，在加热的条件下，结晶水可悉数失掉，硫酸铜晶体变成白色。化学式CuSO4，白色粉末，相对密度为3.603，25℃时水中溶解度为23.05g，不溶于乙醇和，易溶于水，水溶液呈蓝色，是强酸弱碱盐，因为水解溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶，可得到五水硫酸铜蓝色晶体，俗称胆矾、铜矾或蓝矾，相对密度为2.284。胆矾在常温常压下很安稳，不潮解，在枯燥空气中会逐步风化，加热至45℃时失掉二分子结晶水，110℃时失掉四分子结晶水，150℃时失掉悉数结晶水而成无水物。无水物也易吸水转变为胆矾。常使用这一特性来查验某些液态有机物中是否含有微量水分。将胆矾加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫及氧气。硫酸铜是较重要的铜盐之一，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和石灰乳混合液，它是一种杰出的灭菌剂，可用来防治多种作物的病害。1878年在法国波尔多城，葡萄树发作虫病大部分死去，而大道两头的树，怕行人摘吃，在树干上涂了生石灰与硫酸铜溶液，树干弄得斑白，行人看了难过不敢摘吃，这些树却没有死，进一步研讨才知此混合液具有灭菌才能，因此名为波尔多液。制造波尔多液，硫酸铜和生石灰（最好是块状新鲜石灰）份额一般是1∶1或1∶2不等，水的用量亦由不同作物、不必病害以及时节气温等因从来决议。制造时最好用“两液法”，即先将硫酸铜和生石灰别离跟所需半量水混合，然后一起倾入另一容器中，不断拌和，便得天蓝色的胶状液。波尔多液要现配现用，因放置过久，胶状粒子会逐步变大下沉而下降药效。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜时的电解液。五水硫酸铜可由铜或氧化铜与硫酸作用后，浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。
辉锑矿的晶体形态及结构
2018-12-10 09:46:24
晶体形态
斜方双锥晶类，晶体为长柱状针状或矢状，沿c轴伸长。单形有斜方柱m（110）；平行双面b（010）及斜方双锥s（111）。
晶体结构
晶系和空间群：斜方晶系，对称型Pbnm；
晶胞参数：a0＝11.20埃，b0＝11.28埃，c0＝3.83埃；
粉晶数据：2.764（1）3.053（0.95）3.556（0.7）(Fiona)
硫酸法钛白粉的生产--硫酸亚铁结晶与晶体分离
2019-02-15 14:21:24
一、硫酸亚铁溶解度与温度的联系 硫酸亚铁的溶解度跟着温度的下降而下降很大（见表1）。
表1 不同温度时硫酸亚铁在钛液中的溶解度温度/℃
溶解度（FeSO4）/(g/L)
温度/℃
溶解度（FeSO4）/(g/L)30
240
5
9520
190
0
7915
130
-2
5910
117
-6
38
二、硫酸亚铁的结晶分出 钛铁矿粉与硫酸酸解后，经浸取所得到的钛液，其含铁量是比较高的，但此刻钛液的温度较高，因而硫酸亚铁的溶解度也比较大，其实践溶解的量没有到达其溶解度，这种溶液是不饱满的。假如钛液的温度下降，则硫酸亚铁的溶解度也下降，当溶解度下降至与实践溶解量持平时，溶液就变成饱满溶液。假如持续下降温度，溶解度也持续下降，其溶解度便小于硫酸亚铁的实践溶解量，此刻就成了过饱满溶液。过饱满溶液是不稳定的，只需有微量的固体或器皿表面粗糙，都会构成结晶中心，硫酸亚铁所超越饱满的那一部分就结晶分出。 三、铁钛比及其操控 钛液中总铁含量和总Ti02含量之比称为铁钛比。其公式如下： 铁钛比的凹凸，对水解产品的偏钛酸的颗粒巨细和结构有必定的影响。因而在钛出产中，特别是在涂料钛出产时，铁钛比有必要操控在必定的规划内。[next] 四、除掉硫酸亚铁的原因 从钛铁矿经过酸解，再经过加水浸取和用铁屑或铁粉复原，所得到的钛液中，含有很多的硫酸亚铁。将钛液进行冷冻结晶的意图首要是使硫酸亚铁成为晶体分出，然后经过过滤，使大部分硫酸亚铁从钛液中别离出去。钛液除掉硫酸亚铁的意图首要是以下几方面。 ①有利于后期水解今后所得到偏钛酸的水洗。钛液中含铁量削减了，就能缩短偏钛酸的水洗时刻，然后进步水洗功率和进步产值。 ②能够调整铁钛比，使硫酸亚铁与Ti02的份额契合水解工艺的要求。 ③除掉硫酸亚铁，能够一起带走很多的结晶水，使钛液的总钛浓度进步，由120--140g/L,进步到150-180g/L，然后可减轻后期浓缩的担负。 ④收回的硫酸亚铁是一种化工原料，能够使物质得到充分运用，将其卖出去，所得的收人能够冲减主产品的本钱。 ⑤酸解后浸取和复原所得钛液的硫酸亚铁浓度较高，在寄存和运送时，稍为冷却，即会有硫酸亚铁结晶分出，这样会影响贮槽的运用或阻塞泵体和管道。因而要及时除掉硫酸亚铁，使今后的寄存和输液不会构成费事。 五、硫酸亚铁的性质及其加热变白、久存变黄的原因 从水溶液或稀硫酸溶液中结晶出来的硫酸亚铁，是一种浅绿色的具有必定形状的晶体，每1mol硫酸亚铁含有7mol结晶水，分子式为FeSO4·7H2O,一般称为绿矾。它的晶型属单斜晶系，熔点64℃，相对密度为1. 899；在90℃会失掉1mol结晶水，成为六水物FeS04·6H2O;在300℃再脱去5mol结晶水，成为一水物FeS04·H2O;在300℃以上逐渐失掉终究1mol结晶水；在700℃以上彻底脱掉结晶水，并分解成二氧化硫、三氧化硫和氧化铁红。一水物和无水物的硫酸亚铁均为白色粉末，与水触摸又从头变为绿色物。将其露出于空气时，其表层在游离酸的效果下，被空气中的氧气氧化为硫酸高铁或碱式硫酸铁。因为酸性很弱，硫酸高铁易水解生成棕色的氢氧化亚铁。其氧化水解反应式如下： 六、结晶的办法、蒸腾结晶的原理及其习惯规划 结晶可分为蒸腾结晶、冷冻结晶和真空结晶等三种。蒸腾结晶是经过加热使溶液中的溶剂不断蒸腾，使溶液不断浓缩终究到达过饱满而分出晶体。这种办法适用于某些在不同温度时溶解度改变很小的盐类如食盐，不适用于绿矾的结晶。后两种办法才适用于绿矾结晶。[next] 七、冷冻结晶的原理及办法 冷冻结晶的原理是经过热交换，使溶液下降温度，终究到达过饱满而分出晶体。常用的办法有天然冷却结晶和机械冷冻结晶。 1.天然冷却结晶 这种结晶的办法比较原始和简略，就是将钛液寄存，运用钛液温度与室温间的温差，由其天然冷却，使硫酸亚铁结晶出来。因为降温慢，又是中止结晶，因而得到的是大块的晶体。 天然冷却结晶的长处是设备结构简略，一般可用陶瓷缸、塑料槽等，一起不需求耗费动力。缺陷是需求很多冷却设备，占地面积大；冷却终究温度由气温而定，不能调理，结晶进程慢，夏日气温高，结晶更慢，得到的晶体更少；铁钛比值难以操控；晶体收回率低；操作强度大，不适宜工业化出产运用。 2.机械冷冻结晶 机械冷冻结晶是运用低温冷冻液，经过热交换器（冷冻盘管）与钛液进行热交换，使钛液敏捷冷却。因而冷冻槽内装置有盘管和转速为50-70r/min的拌和器。具体操作如下：先向冷冻结晶槽注入钛液，为了节约动力，应尽量使液面将盘管悉数吞没，开动拌和器，向盘管送人由压缩机（冷冻机）制冷得到的氯化钙或氯化钠的低温冷冻盐水，常压水解法可用自来水。开端时的盐水温度不宜过低，避免在盘管外敏捷结晶出一层厚晶体硬壳，影响热交换。然后跟着钛液温度的下降，逐渐将盐水温度下降，直至到达所需冷冻的终了温度。用加压法出产颜料钛时，要求Fe含量与Ti02含量比为0.20-0.25，则其冷冻终了温度要操控在4-5℃；用常压法水解要求铁钛比为0.28-0.33，以及出产珐琅或电焊条用钛，对铁钛比无严格要求，其冷冻终了温度都能够操控在10一15℃。 此法的长处是处理了天然冷却结晶法的各种缺陷。可是其缺陷是设备较杂乱，要耗费动力。国内规划较小的钛厂大部分选用这种结晶办法。 为了节约动力，一些供应商对冷冻结晶进行了下列改善。 ①在冷冻盘管内先通自来水，冷冻至必定温度后，改用低温冷冻盐水。 ②在冷冻结晶槽内装置双排冷冻盘管，别离通自来水及冷冻盐水，先通自来水，后通冷冻盐水。 ③让钛液经过三级阶梯式冷冻结晶槽，分三阶冷冻。榜首槽方位最高，用自来水冷却，再流人第二槽，用现已冷冻好并已滤去绿矾的冷钛液，终究流人用冷冻盐水冷冻的第三槽。 八、真空结晶的操作及其优缺陷 在规划较大的钛出产进程中，常选用真空结晶法除掉硫酸亚铁。该法是将弄清后的钛液泵人底部带有拌和且具有杰出密封功能的结晶罐内，钛液容积在35-45m3之间。用水环式真空泵对结晶罐内抽真空，导致钛液温度下降。待钛液开端呈现固体晶核时（即温度为36-37℃），再敞开蒸汽喷发器，进一步增强对结晶罐内抽真空，一起加大冷却水流量，将二次蒸汽和喷发蒸汽冷却为冷凝水，不凝气体由真空泵排出。榜首结晶阶段，只开水环泵，一般需40-60min，第二结晶阶段，加开喷发器，一般需2h即可到达所要求的结晶温度（15-20℃）。然后渐渐封闭蒸汽喷发器，将水环泵阀门调至放空方位，使结晶罐内康复常压状况。将悬浮液从结晶罐底部阀门排出，经离心机别离，除掉七水硫酸亚铁。其间用于喷发器的蒸汽压力Ｐ汽≥0.7MPa,喷发器的蒸汽流量一般为1. 5-1.8吨／h，循环冷却水流量为60-250m3／h。[next] 真空结晶的进程与机械冷冻结晶的进程是相同的，都是使钛液冷冻至硫酸亚铁到达过饱满而分出结晶体。可是真空结晶没有热交换进程，钛液的热量是由一小部分溶液的蒸腾吸热而得以除掉。这是因为在减压（真空）下，钛液的沸点下降而构成部分欢腾，使溶剂蒸腾，因为气化潜热，需求吸收很多的热，使钛液敏捷冷冻而结晶分出绿矾晶体。 与机械冷冻结晶比较，真空结晶具有下列长处： ①蒸腾与冷却一起进行，结晶功率高； ②设备选材简略，修理少，寿命长； ③附属设备简略，出产才能大； ④溶液绝热蒸腾冷却，不需求热交换所需求的传热面积，设备出资费用低； ⑤归纳能耗低，出产费用低； ⑥设备占地面积小，整体均匀造价低； ⑦结晶后钛液浓度高，结晶终了温度高，可减轻后边浓缩的工作量。 缺陷： ①操作操控较杂乱； ②耗用蒸汽和冷却水多； ③所得的绿矾晶体粒径较小，在选用离心机别离时，要考虑到这一要素。 九、用氯化钙或氯化钠作冷冻介质的原因 冷冻介质的效果，是将冷冻机制得的“冷”，不断地传递到结晶槽内的钛液中。因为水在0℃时即结成冰，不能再循环，而氯化钙和氯化钠的溶液冰点较低。其使用浓度应由需求的盐水的温度而定，要求盐水的温度越低，则盐水越浓。例如要求盐水的最低温度为-10℃，则氯化钙溶液的浓度应不低于14. 7％；如用氯化钠，则其浓度应不低于14％。 十、硫酸亚铁晶体的别离及别离后的冲刷 硫酸亚铁晶体是经过过滤与钛液别离的。因为硫酸亚铁晶体的空隙间尚带有一些残留的钛液，如不冲刷收回，使钛液丢失影响收回率，一起下降了硫酸亚铁的质量，因而应该用水冲刷加以收回。 硫酸亚铁晶体自身能溶于水，因而在用水冲刷时，不可避免地会构成部分晶体的从头溶解。为了尽量削减这种从头溶解又要将晶体尽量冲刷洁净，能够把冲刷分两次进行，榜首次冲刷就用上批晶体第2次冲刷过的水，其洗液可在不影响钛液目标的情况下，并人过滤的钛液内，或用于酸解固相物的浸取；第2次冲刷用自来水，其洗液保存于下批晶体的榜首次冲刷之用，所用自来水最好用冰水，以削减晶体的从头溶解。[next] 十一、真空吸滤槽的结构及其吸滤操作 真空吸滤槽为长方形槽，槽身和槽底用硬聚氯乙烯板制成，并用角钢在外边加固。底呈卧底圆筒形，槽内中部有一层假底，假底为多孔塑料板，板上铺以滤布，一般为耐酸的毛毡或涤纶绒布。滤布上再铺一层多孔的稍薄的压层塑料板。操作时，在槽的下半部抽真空，浆料放在上半部，钛液透过滤布流入下部，而硫酸亚铁晶体则留在滤布上面。待吸滤的钛液抽吸干今后，用高压水将上批第2次冲刷绿矾的水进行冲刷，吸滤干今后再用自来水冲刷。再次吸滤，干了今后，即用人工将槽内的硫酸亚铁晶体铲除出来。这种过滤办法，设备简略，易于制作，易于操作，出资不大，比较有用。但其劳动强度较大。现在规划较小的钛厂大都选用这种过滤办法。 十二、离心机的结构及其过滤原理 离心机是运用高速旋转时所发生的离心力，使固液别离的一种过滤机。 含有绿矾晶体的钛液，在全速下加人转鼓。鼓内覆以耐酸滤布袋，当加料量到达装料极限后，当即中止加料。在转鼓高速旋转时，料液在离心力的效果下，钛液经过滤布，排出转鼓，构成滤液，经下部出口处流出。绿矾晶体则留在转鼓内，待甩干后，用少数水冲刷，再甩干后即可停机，用人工从上部卸料。 这种离心机过滤速度快，出产功率高，但仍需人工卸料，仍有必定的劳动强度。因为绿矾晶体颗粒较大，也能够选用卧式主动卸料离心机过滤，选用程序操控，主动进料、冲刷、甩干和卸料，可大大地减轻劳动强度。 某厂引入转筒2050mm*1000mm卧式离心机，单台处理才能可满意1万吨／年钛的出产要求。别的某厂引入圆盘过滤机别离绿矾。 十三、冷冻结晶工序的质量目标操控 ①盐水温度高温冷冻盐水10-20℃，低温冷冻盐水＜-10℃。 ②冷冻钛液温度加压水解法颜料级4-5℃，坚持20min;常压水解法颜料级和非颜料级10-15℃坚持至合格停止。 ③硫酸亚铁含量FeS04·7H20含量≥90％；残钛含量≤0. 2％。 ④冷冻后钛液的质量目标见表2。
表2 冷冻后钛液的质量目标目标称号
颜料级
非颜料级加压水解法用
常压水解法用总TiO2含量/（g/L）
150~180
150~180
120~130F值
1.8~2.1
1.75~1.9
1.7~1.9三价钛含量/（g/L）
2.0~5.0
1.0~3.0
1.5~3稳定性
≥350
≥300
≥300铁钛比
0.2~0.25
0.28~0.33
—
钼有望取代硅成为未来晶体管成分
2018-12-10 09:46:12
“随着我们的芯片变得越来越小、越来越快，越来越接近当前制造工艺的极限，微处理器领域的调查者们一直在寻找制造芯片的新材料。石墨烯本来有希望的，可是 最近有调查显示，它不适合代替硅作为制造CPU的材料。这是因为石墨烯的能量级之间差值太小，即意味着用它制作的晶体管无法实现01转换。当然也可能有一些我们尚未找到的应对办法，但其实也没必要使用石墨烯制造处理器。 洛桑联邦理工学院纳米电子与结构实验室（LANES）发现，辉钼矿（MoS2）可能成为硅理想的替代品。” (miki)
稀土在激光晶体中的应用及发展前景
2019-03-07 11:06:31
一、激光晶体的重要性及其远景六十年代激光器的呈现，创始了光学范畴的簇新局势，促进了光电技能的进程和展开。激光技能是光电子技能的中心组成部分，而激光晶体是激光器的作业物质。自1960年第一台红宝石激光器面世今后，人们对激光作业物质进行了广泛深化的研讨与探究。固体激光晶体阅历了六十年代的起步，七十年代的探究，八十年代的展开过程，固体激光晶体己从开始几种基质晶体展开到常见的数十种。作为固体激光器的主体，激光晶体展开成固体激光技能的重要支柱。正是因为激光晶体具有如此的重要性，才使其成为具有宽广展开远景的固体激光材料。依据国外有关资料，世界激光器具有持续安稳增加的商场远景。多年来各国政府在拨款方面逐步削减，迫使各厂商尽力开发民用产品，选用新技能和降低成本的办法，并结合用户商场的需求开发新产品，特别自1996丰以来，激光器商场，包含材料加工、医疗、通讯等敏捷扩展，供应持续安稳的增加。据BCC公司的计算标明，按均匀年增加12.1%计，仅美国激光材料和元部件商场从1996年的4.763亿美元将到达2000年的7.653亿美元。二十一世纪是信息化的世纪，光电子技能是信息社会展开的强壮推进力，因而，光电子工业一向被认为是下世纪的重要支柱工业。特别是许多传统工业在金融风暴的冲击下纷繁不支倒地，更使微电子和光电子等高科技工业支撑经济增加的人物日益突出。在近二十年内，光电子工业将以30-60%的年均匀速度展开，而材料的研讨和开发是光电子技能展开的先导和根底，因而具有宽广的展开远景。作为重要的光电子材料，激光晶体从科学研讨到工业出产，参军用到民用，运用规模很广。现在90%左右的激光晶体是掺入稀土作为激活离子的。因而，稀土在激光晶体中现已成为一族很重要的元素。由此可见，激光晶体的巨大展开将推进稀土的广泛运用。
二、稀土在激光晶体中的运用激光晶体是由晶体基质和激活离子组成。激光晶体的激光功能与晶体基质、激活离子的特性联系极大。现在已知的激光晶体，大致能够分为氟化物晶体、含氧酸盐晶体和氧化物晶体三大类。激活离子可分为过渡金属离子、稀土离子及锕系离子。现在已知的约320种激光晶体中，约290种是掺入稀土作为激活离子的。可见稀土在展开激光晶体材料中的重要作用。在稀土元素中已完成激光输出的有Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb共11个三价离子和Sm、Dy、Tm三个二价离子。稀土的激光功能是因为稀土离子的4f电子在不同能级之间的跃迁而发生的。因为许多稀土离子具有丰厚的能级和他们的4f电子的跃迁，使稀土成为激光晶体不行短少的激活离子，为高新科技供给了许多功能优越的高功率、LD泵浦、可调谐、新波长等掺稀土激光晶体。高功率掺稀土激光晶体首要有掺钕钇铝石榴石(Nd：YAG)、掺钕铝酸钇(Nd：YAP)、掺铝钆稼石榴石(Nd：GGG)和掺钕铝酸镁镧(Nd：LMA)等。其间，Nd：YAG最重要，运用最广，用量最大。国外早已投入出产，在美国Nd：YAG晶体现已商品化，新产品质量安稳，占据世界大部分商场。可调谐激光晶体相同很有目共睹。运用Ce离子的宽带跃迁，从Ce：YLF和Ce：LaF3等晶体中取得可调谐的紫外激光。现在最为有用的和可接连调谐的紫外激光晶体是Ce：LiCAF、Ce：LiSAF。用于LD泵浦激光器的晶体首要有Nd：YVO4、Nd：YAG、Nd：YLF等，其它适宜的泵浦的晶体还有Yb：YAG等。我国的YVO4、Nd：YVO4晶体均已享誉世界商场，据估计其产品现在占世界商场的l/3。在稀土激活离子中常用的是Nd离子，它输出波长为1.06μm。多年来人们一向在进行新波长激光晶体的探究作业。其间比较成功并取得实践运用的有掺Er和Ho的激光晶体。这些晶体输出的波长对人眼安全，大气传输特性好，对战场的烟雾穿透才干强，保密性好，合适军用。并且其波长简单被水吸收，更合适于激光医疗，在表面脱水和生物工程等方面，也将取得运用。现在我国对Ho：Cr：Tm：YAG、Er：YAG和Ho：Er：Tm：YLF已有小批量试制才干，但末构成批量产品。
三、稀土的展开远景 1、稀土在晶体中的运用远景Nd：YAG晶体具有光学均匀性好，机械强度高，物化功能安稳，导热系数高，激光功能杰出及成长工艺老练等长处。正是因为Nd：YAG晶体具有这些优秀的功能，并可在室温下可完成脉冲和接连等多种方法的作业，所以它在军事、工业和医疗等方面取得了广泛的运用，是现在固体激光材料中用量最大的激光晶体。在军事方面，Nd：YAG晶体是运用最广泛的固体激光器的作业物质，是军用固体激光技能的支柱。现在90%以上的军用固体激光器是以Nd：YAG激光晶体为作业物质的。在工业范畴，Nd：YAG晶体因为能取得高功率激光输出而广泛运用于材料加工。全世界用于材料加工的激光器供应额持续增加，其间高功率激光器的供应坚持微弱气势，其首要原因是全世界轿车制造商持续推出新类型，零部件更多选用激光加工，并且激光加工逐步从运用C02激光器转向选用Nd：YAG激光器。依据LaserFocusWorld的计算，1997年全世界用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额为1.17亿美元，1998年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额2.89亿美元，1999年用于材料加工的Nd：YAG激光器，供应额估计增加8%，达3.12亿美元。医学和医疗范畴，也一向是Nd：YAG激光器的重要运用之一，在所有激光医疗设备中，Nd：YAG激光医疗设备都得到广泛的运用。这不只因其重复频率和均匀功率较高。更首要是其1.06μm波长可用石英光纤导光，因而能够被柔软的传输线传输功率。依据LaserFocusWorld的计算，全世界固体激光器在医疗方面的运用，1997年供应额为1.59亿美元，1998年供应额为2.7亿美元，1999年供应额估计达3.1亿美元。2、稀土在泵浦激光晶体中的运用远景八十年代半导体激光器(LD)取得了重大进展，成为固体激光器的一种新式泵浦源。可用二极管泵浦的激光晶体多种多样，除了传统的激光基质YAG、YLF外，还有高增益YV04等，激活离子除传统Nd离于外，还有Yb、Ho、Tm、Er离子等。Yb：YAG具有许多特色合适高功率LD泵浦，有或许展开成为重要的大功率LD泵浦用激光材料。Yb：S-FAP晶体将来有或许用于激光核聚变的激光材料，引起人们的重视。Tm：YAG、Ho，Tm：YLF、Ho，：YLF激光晶体的发射波长合适在军事上运用。3、稀土在可调谐激光晶体中的展开远景掺稀土的可调谐激光晶体中除上述的晶体以外，还有Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体等。Cr，Yb，Ho：YAGG激光晶体的波长在2.84-3.05μm之间接连可调。据计算世界上用的红外寻弹头大部分是选用3-5μm的中波红外勘探器，因而研发Cr，Yb，Ho：YSGG激光晶体，可关于中红外制导武器对立供给有用的搅扰源，具有深远的军事含义。别的，3-5μm的红外光能够用来远距离勘探化学物质，因而可用于反化学战和环境保护。4、稀土在新波长激光晶体中的运用远景稳固展开已有的产品，如Ho：Cr：Tm：YAG、Ho：Er：Tm：YLF、Er：YAG等，进一步进步晶体质量，完成大批量出产。一起要持续加强开辟运用价值大的激光新波段。
四、领会和主张我国较早地展开了激光晶体的研讨与出产，其间华北光电技能研讨所是首要单位。华北光电技能研讨所长时间承当军工研讨使命，具有雄厚的科研才干，具有很强的产品开发才干，不只在科研上取得许多效果，并且在科研效果的转化上也作出了很大的成果。所取得的最重要的科研效果Nd：YAG激光晶体己转化为产品，1985年经过JYN-1型Nd：YAG激光棒规划定型判定，成长的毛坯直径为30-35mm，1991年经过JYN-3型Nd：YAG激光棒规划定型判定，成长的毛坯直径到达由40-45mm。而现在华北光电子技能研讨所成长的Nd：YAG除毛坯直径到达55-60mm，长度为210mm，并己开始构成规模化出产成为供应国内外的重要产品。
在如前所述的激光晶体杰出展开远景下，进一步开辟稀土产品的国内外商场，建立我国在世界稀土方面的位置，显得尤为重要。我国具有丰厚的稀土矿产资源，在世界上享有必定的位置，适当部分的稀土产品出口在世界上具有必定的竞争力。因而在这样较高的展开起点上，我国稀土供应商有必要争夺自动，大力开发稀土氧化物的出产，除了满意国内商场需求外，还应活跃开发国外商场，推进我国稀土工作的展开，只要这样才干稳固我国已具有的稀土重要出产基地的位置，才干展开成为重要的稀土产品出口商。
比水轻！新方法设计出超轻铝晶体
2019-01-08 17:01:42
据物理学家组织网近日报道，美国犹他州立大学（USU）和俄罗斯南联邦大学的科学家，利用计算机模型设计出比水还轻的超轻晶体铝。发表在较新一期《物理化学杂志》网络版的这一重大突破性成果，有望用于航天飞机和汽车等领域制造超轻部件。科学家模拟设计出比水更轻的超级四面体铝晶体。俄罗斯南联邦大学科学家供图
传统形式的铝晶体虽然是比较轻的金属，但因为其密度（2.7克/立方厘米）大于水的密度（1克/立方厘米)，用其制成的勺子放在充满水的水槽后还是会沉到水底。而这次获得的新晶体密度只有0.61克/立方厘米，不仅密度显著低于传统金属铝，还意味着其能漂浮在水面上。
在新研究中，USU化学家亚历山大·博尔德雷夫带领团队，从分子水平对铝金属进行了全新设计，通过计算机模拟获得了比水更轻的超轻晶体铝。博尔德雷夫表示：“我们使用非常具有创意的方法完成了这次突破——以大家熟知的钻石为基础，将其中的每个碳原子用铝原子取代，得到了类似钻石的四面体结构晶体铝。进一步计算后，我们发现，这是一种非常稳定的全新超轻晶体铝结构。”
由于铝金属拥有非磁性、耐腐蚀且含量丰富、相对便宜和易于生产等诸多优点，这种全新超轻铝结构未来会广泛应用于研制更轻便的航天飞机和汽车部件等方面。博尔德雷夫表示，虽然这种材料的强度等其他特性还有待进一步研究，推测其如何运用还为时尚早，但这次发现的较大突破点在于，为设计全新材料提供了一种创新方法。“我们的创新之处在于，可完全基于一种已知结构来设计新材料。”
碳纳米管分离技术实现重大突破 有望实现全面取代晶体硅
2019-03-07 11:06:31
幻想下有那么一张电子报纸，你既能够将其卷起，又能将它抚平，即使咖啡在上面打翻了，这张报纸仍旧能持续作业，在你面前跟新的最近的新闻。这样的场景在碳纳米管(CNT)技能带来性打破后就能完结，麦克马斯特大学的研讨者提出，他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精密的半导体材料，被认为是很可能能在芯片制造业中替代硅的奇特材料。幻想下有那么一张电子报纸，你既能够将其卷起，又能将它抚平，即使咖啡在上面打翻了，这张报纸仍旧能持续作业，在你面前跟新的最近的新闻。
这样的场景在碳纳米管(CNT)技能带来性打破后就能完结，而由于一项技能的严重瓶颈，人们现已等待了很久了。可是现在，科学家们现已找到了解决方案。
这项技能革新由来自麦克马斯特大学的研讨者提出，他们开发了一种全新的途径来纯化碳纳米管。碳纳米管这种精密的半导体材料，被认为是很可能能在芯片制造业中替代硅的奇特材料。
“一旦咱们能以既牢靠又实惠的办法取得纯度很高的纳米管，那么许多电子产品的开展都会变得非常迅速。”艾利克斯·阿德罗诺夫(AlexAdronov)如此说道，他是麦克马斯特大学的一位化学教授。
碳纳米管就像一根头发丝儿相同，可是其直径一般在一到几十个纳米之间，长度则远大于其直径。清华大学魏飞教授带领的的团队制备出了世界上最长的碳纳米管，其单根长度能够到达半米以上。碳纳米管作为具有必定柔性导电才能的纳米材料，一向肩负着能变革硅基电脑和电子设备的希望。可是这种材料一向有个缺点，就是无法在制备进程中将金属型碳纳米管和半导体型的碳纳米管别离开来，由于在制备进程中这两者都是一同发生的，此进程引进加热碳基气体直至纳米管的团簇构成，呈黑雾状。
在碳纳米管制备进程的最终阶段，半导体型碳纳米管会和金属型你中有我，我中有你一般地混在一同。虽然这两种碳纳米管都非常有价值，可是有必要分隔运用，由于只要纯的碳纳米管(半导体型或许金属型)才能在器材层面得到使用，所以有用的别离技能也就成了碳纳米管走向使用的一个技能难点。
全球科学家现已花了许多的时刻来测验各种别离技能。虽然已有研讨者研制出一种高分子试剂，能和半导体型的碳纳米管混兼并一同被溶剂冲刷走，然后经过后期的提取取得半导体型碳纳米管，可是提取金属型碳纳米管的办法现在发展缓慢。
而现在，阿德罗诺夫课题组机敏地发现了这种办法：他们将能别离半导体型碳纳米管的高分子试剂的电学特性倒置，就能得到了只别离金属型碳纳米管的新式高分子试剂。
课题组的这一成就与其他试验室搭档的作业也休戚相关，麦克马斯奸细学院和加拿大电镜中心都向该课题组委派了专家学者，还为他们供给了许多试验设备。
对此，阿德罗诺夫表明非常感谢，乃至这么说：“世界上没有什么地方能完结这么好的跨学科研讨。”
那么下一步是什么呢?阿德罗诺夫表明将倾尽课题组所有人的尽力寻觅能更高效别离碳纳米管的高分子试剂，并将这一进程以商业出产的标准完善。
钨酸镉晶体
