1. 研究目的与意义（文献综述）

高强石膏在工业生产和建筑装饰领域中作为一种重要的原材料是必不可少的。尤其是随着精密仪器的铸造，汽车、飞机业的迅速发展，其应用越来越广泛。同时尽管从80年代，高强石膏的研究对世界各地的科学家引起了重视，但是对于其内部许多理论等等的科学体系来说，经验并不充实，依然需要后续者的补充，特别是对于其转化机理、晶形控制等方面。而本课题则主要从制备高强石膏的原料出发，对高强石膏前驱体进行制备和理化性质的研究。

一般来说，高强石膏材料是指主要由α半水石膏组成的胶结材料。主要采用的是以二水硫酸钙在饱和蒸汽或盐溶液中脱去3/2的结晶水，形成初步的半水石膏，经过溶解再结晶过程，最终成为α半水石膏。α半水石膏具有晶面完整、水化热低、需水量少、硬化强度高等特点，特别是由天然石膏为原来而制备的α半水石膏强度最高。但天然石膏是不可再生资源，近年来由于石膏类产品需求量较大，导致大量优质天然石膏矿源被开采，天然石膏资源锐减。因此国内外对烟气脱硫石膏和磷石膏为原料制备高强石膏的工艺研究较为关注。

研究结果表明，从结晶形态和制品强度关系来看，α半水石膏不一定就是高强石膏，一般只有结晶发育良好、呈短柱状的α半水石膏才能获得较高的强度，因此α半水石膏的结晶形态是影响制品强度的关键。又因为在常压水热反应过程中，二水硫酸钙的晶型是α半水石膏性能好坏的决定性因素之一，所以如何制备出发育较好、晶体尺寸较大的二水硫酸钙成为了关键。二水硫酸钙的晶体形貌又有非常多的影响因素，例如：溶液的过饱和度、离子强度、温度、粒径及外界杂质通过吸附或晶格取代而对晶体生长。例如Katz和Parsiegla报道了Fe³ 、Zn² 、Cu² 对晶体生长的抑制作用。R.B.Nession等对Mg² 、Pb² 、Fe³ 等对硫酸钙晶体生长的影响进行了研究。

本课题以不同钙源以及不同SO₄^2-的原料合成二水硫酸钙，通过控制变量法，改变合成二水硫酸钙反应原料以外的实验条件，在同一原料体系下实现具有理化性质差异的二水硫酸钙晶体的合成；研究不同原料合成所得的二水硫酸钙的基本的物理化学性质，包括：热稳定性、晶体形貌、晶体的历经分布、晶体缺陷、晶体表面能等。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：以不同钙源以及不同so₄^2-的原料，通过水热合成制备二水硫酸钙，通过改变反应体系中非反应离子的浓度，实现不同性质的二水硫酸钙晶体的合成。重点研究不同原料体系对合成二水硫酸钙晶体的影响

材料表征：利用xrd检测反应产物的物相组成，并定量比较晶体的发育情况；利用sem和偏光显微镜检测反应产物的微观形貌，并定量测量晶体的尺寸；用分光光度仪定量测定反应过程中硫酸根离子浓度的变化来检测反应快慢。

2.2 研究目标

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：设计实验方案，使用控制变量法对不同钙源以及不同so₄^2-制备二水硫酸钙，并对其进行对比分析。

第7－10周：采用xrd、sem、偏光显微镜、分光光度仪等测试技术实现反应进程的观测与反应产物的性质分析。。

第11－12周：数据处理，整理资料，与指导老师讨论相关问题。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] samia k. hamdona_, umaima a. al hadad. crystallization of calcium sulfate dihydrate in the presence of some metal ions. journal of crystal growth 299 (2007) 146–151

[2] dino aquilano , fermín otálora , linda pastero , juan manuel garcía-ruiz.three study cases of growth morphology in minerals: halite, calcite and gypsum. progress in crystal growth and characterization of materials 2016.04.012

[3] samia ben ahmed, mohamed mouldi tlili,, mongi amami, and

mohamed ben amor. ind. eng. chem. res. 2014, 53, 9554#8722;9560