第33卷第6期Volume33Number62023年6月June2023中国有色金属学报TheChineseJournalofNonferrousMetals晶面活性对丁二酸调控α-半水硫酸钙晶体形貌的影响范瑞华1，何建勇1，郑仁基1，管青军2，池汝安3，高志勇1(1.中南大学资源加工与生物工程学院，战略含钙矿物资源清洁高效利用湖南省重点实验室，湖南省关键金属矿产资源高效清洁利用国际联合研究中心，长沙410083；2.湖南科技大学资源环境与安全工程学院，湘潭411201；3.湖北三峡实验室，宜昌443008)摘要：晶体形貌决定了α-半水硫酸钙(α-HH)的物化性质与应用领域。本文采用第一性原理计算和Wulff构型理论揭示了晶面活性差异对丁二酸调控α-HH晶体形貌的影响。结果表明：α-HH的(204)晶面是晶体形貌调控的关键晶面。(204)晶面上Ca2+连续分布且密度高，导致(204)晶面活性高，有利于媒晶剂作用。丁二酸以O—Ca离子键形式环状吸附在α-HH的(204)晶面。α-HH的高活性晶面优先被媒晶剂吸附并抑制，使晶体形貌沿高活性晶面方向缩短，过量的媒晶剂使晶体各晶面生长均被抑制，实现晶体形貌调控。关键词：α-半水硫酸钙；晶面活性；丁二酸；晶体形貌调控；第一性原理文章编号：1004-0609(2023)-06-1994-10中图分类号：TQ177.3文献标志码：A引文格式：范瑞华,何建勇,郑仁基,等.晶面活性对丁二酸调控α-半水硫酸钙晶体形貌的影响[J].中国有色金属学报,2023,33(6):1994−2003.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2022-43342FANRui-hua,HEJian-yong,ZHENGRen-ji,etal.Effectofcrystalsurfaceactivityonmorphologyofα-calciumsulfatehemihydrateregulatedbysuccinicacid[J].TheChineseJournalofNonferrousMetals,2023,33(6):1994−2003.DOI:10.11817/j.ysxb.1004.0609.2022-43342α-半水硫酸钙(以下简称α-HH)具有良好的生物相容性[1−2]，胶凝固化后具有较高的力学强度[3]，在生物医药[4−5]、建筑材料[6]、增材制造[7]等领域应用前景广泛，需求量大。由于人们在火星表面发现存在大量半水硫酸钙矿床[8]，因此α-HH被认为是未来火星移民的重要建筑材料来源。然而，α-HH在地表环境下难以稳定存在[9]，容易吸水生成二水硫酸钙或脱水生成无水硫酸钙[10]。因此，α-HH主要通过人工制备获取。人工制备以天然石膏或工业副产石膏为原料，在盐(醇)水溶液中溶解、重结晶得到α-HH晶体[11−13]。媒晶剂如丁二酸、苹果酸等，是α-HH晶体制备过程中用于调控晶体形貌必不可少的添加剂。通过媒晶剂调控可以获取不同形貌的α-HH晶...
