磷灰石(AP)的制备及其成分比较晶体化学与吸F行为的研究

首次采用成分比较晶体化学的研究方法,利用XRD、FT—IR、TEM、DTA/TG等于段,研究合成磷灰石的成分晶体化学特征与除氟行为的关系。用sol-gel法制备了不同CO_3^(2-)掺量的等粒——短柱状碳羟磷灰石(CHAP);用两步控温均相沉淀法制备了平均长宽比可控的CHAP晶须;以胶原蛋白为模板,用仿生合成法制备了片状CHAP。采用高斯函数法拟合,建立了CHAP中CO_3^(2-)的AB混合型替换模型:在FT—TR谱中非对称伸缩振动峰Ψ_3分裂为Ψ_(3-1)、Ψ_(3F)、Ψ_(3-4),Ψ_(3F)是A型替换的Ψ_(3-2)与B型替换的Ψ_(3.3)的叠合。随CO_3^(2-)含量增加,当W CO_3^(2-)≤3.34％时,替换指数(SI)增大,且当W CO_3^(2-)=3.34％时,SI达最大值;当3.34％<W CO_3^(2-)≤7.52％时,SI减小,且当W CO_3^(2-)=7.52％时总固溶量饱和。 影响CHAP吸F^-能力的主要晶体化学因素有三个:(1)c{0001}面有利于Q的增大;m{10 0}面不利于平Q的增大,最佳晶形指数MI≤1。(2)与替换指数SI成负相关,当0.66％≤W CO_3^(2-)≤3.34％时,CHAP有较强的优先吸附CO_3^(2-)进入其晶格的能力;当3.34％≤W CO_3^(2-)≤7.52％,CHAP有较强的优先吸附F^-进入其晶格的能力而CO_3^(2-)被交换出来。(3)与结晶度C_D有关,C_D越高,晶格扩散从无序向有序演变,离子在晶格中迁移需克服的能垒(?