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本文以聚烯丙基氯化铵(PAH)为模板剂,碳酸铵为沉淀剂,硝酸铈溶液为原料,制备了六棱片状单体组装成的花瓣状碳酸铈晶体。并从以下三个部分研究了碳酸铈结晶过程中PAH的作用机理,具体方法和结论如下: (1)碳酸铈诱导形核阶段。采用红外分析和分子力学模的方法拟研究了PAH与Ce3+的络合过程和碳酸铈晶体的形核过程。红外分析表明 PAH与形成了π-烯丙基络合物,PAH起主要作用的部分为碳链和氨基基团。通过对 PAH的不同空间构型进行分子力学模拟,得到了PAH的最低能量的空间构型为间规夹角90°。 (2)碳酸铈晶体生长阶段。采用粒度分析、Zeta电位分析和接触角分析研究了碳酸铈生长过程的粒度、稳定性和 PAH的吸附量。碳酸铈生长过程中,晶体粒度呈增大的趋势,晶体的稳定性先减小后增大,PAH在碳酸铈晶体表面的吸附量先增加后减小。从不同反应时间得到的碳酸铈的激光共聚焦图谱中,发现碳酸铈的形貌由棒状转化成了六棱片状。结合 XRD图谱分析,结晶产物为 Ce2(CO3)3?8H2O。通过“Material Studio”和“ChemSketch”软件分别对碳酸铈晶面结构和 PAH的空间构型进行分子模拟,筛选出碳酸铈与PAH作用最强的四组晶面,其分别为(220)、(160)、(202)和(242)晶面。根据碳酸铈晶体表面电性和原子分布分析,PAH对碳酸铈(220)晶面的抑制作用最强。 (3)碳酸铈陈化堆积阶段。采用分子动力学模拟的方法,对PAH在碳酸铈晶面吸附的过程进行模拟,得到 PAH在碳酸铈晶面吸附的难易程度为(160)>(220)>(242)>(202)。晶面分析结果表明,(220)晶面的 Ce3+密度大于(160)晶面,(220)晶面受到PAH的抑制作用最强。整个结晶过程碳酸铈晶体以近似于平面的方式生长,得到的碳酸铈晶体形貌为片状。当六棱片状的碳酸铈晶体结晶完成时,吸附PAH较多的(220)晶面会在PAH碳链的牵引作用下,诱导碳酸铈晶体有序堆积成花瓣状。