一种花状碳酸钙纳米晶体的制备方法与流程

本发明涉及一种碳酸钙的制备方法，尤其涉及一种花状碳酸钙纳米晶体的制备方法。

背景技术：

碳酸钙是一种重要的无机化工产品，作为一种填充剂，它被广泛地应用于橡胶、塑料、造纸、涂料、油墨、医药等工业中。据美国预测，以碳酸钙为代表的无机矿物增量剂在粘合剂、涂料、密封剂中的应用市场年增长率为5％。近年来，随着纳米技术的发展，碳酸钙的制备朝着超细化、结构复杂化及表面改性技术的方向发展，这极大地提高了它的应用价值。对不同形态的纳米碳酸钙制备技术的研究，目前已成为许多国家竞相开发的热点。由于CaCO₃的形貌和结构在很大程度上影响它的物理和化学性质，因此，合成可控形貌和结构的微纳米CaCO₃已成为研究的重点。目前，已有不少关于CaCO₃纳米材料制备过程中控制其形貌和尺寸来优化其相应性质的研究成果报道，例如科研者已经用固相法、气相沉积法、溶剂热法及电化学沉积等方法制备合成出CaCO₃纳米线、空心球、薄膜、八面体和十二面体等形貌。然而微纳米级的花状碳酸钙纳米晶体却很少有报道。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术的缺点，寻求设计一种制备分层花状碳酸钙纳米结构的方法，本发明提供了以钙盐和NaCO₃/NaHCO₃为原料，蒸馏水/无水乙醇为溶剂制备花状碳酸钙的方法。

本发明的目的是这样实现的，以氯化钙、硫酸钙或者乙酸钙为钙源，以NaCO₃/NaHCO₃为矿化剂，以尿素为结构导向剂，在常温下反应，直接制备得到微纳米级的花状碳酸钙。

本发明制备碳酸钙花状结构的具体步骤如下：

(1)将2.5mmol钙盐、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应一定时间。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。

进一步的，所述的钙盐为氯化钙、硫酸钙和乙酸钙中的一种，反应时间为16h或24h。

本发明利用钙盐盐、NaCO₃/NaHCO₃为原料，这些原料价格低廉易得，降低了成本。本发明还具有设备简单，操作方便等特点，有利于实现大规模的工业生产。更重要的是本发明得到了新型的花状碳酸钙具有均匀的结构，而均匀超结构由于具有低密度、高比表面等性质在污水污染物吸附、储氢、催化剂载体等方面有很广阔的应用前景。

附图说明

图1是实例1所制备分层花状碳酸钙纳米材料的扫描电镜(SEM)照片。

图2是实例1所制备分层花状碳酸钙纳米材料的X射线衍射图谱。

具体实施方式

以下通过具体实施例用于进一步说明本发明描述的方法，但是并不意味着本发明局限于这些实施例。

实施例1：

(1)将2.5mmol氯化钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应16h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。制备所得到碳酸钙花状超结构由扫描电子显微镜表征，如图1(a)是所得碳酸钙为花状结构，花状纳米晶体粒度为1～3.5μm。如图1(b)是花状碳酸钙超结构的放大SEM谱图，从图中可以看出，花状碳酸钙结构完整。制备所得到的花状碳酸钙纳米材料由X射线衍射分析，得到为纯的碳酸钙晶体材料(图2)。

实施例2：

(1)将2.5mmol硫酸钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应16h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。花状纳米晶体粒度为2～4μm。

实施例3：

(1)将2.5mmol乙酸钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应16h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。花状纳米晶体粒度为3～4.5μm。

实施例4：

(1)将2.5mmol氯化钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应24h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。花状纳米晶体粒度为2～3.5μm。

实施例5：

(1)将2.5mmol硫酸钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应24h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。花状纳米晶体粒度为2～4.5μm。

实施例6：

(1)将2.5mmol乙酸钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应24h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。花状纳米晶体粒度为2～4.5μm。

实施例7：

(1)将2.5mmol氯化钙、5mmol NaHCO₃、0.15mol尿素溶于15mL蒸馏水/7.5mL无水乙醇，常温下搅拌至澄清；

(2)之后向上述溶液中滴入2.5mL，1M NaCO₃溶液在常温(25℃)下反应24h。

(3)反应结束后，将得到的白色沉淀取出，然后用蒸馏水和无水乙醇交替离心洗涤，然后在60℃的真空烘箱中干燥，得到花状碳酸钙纳米晶体。花状纳米晶体粒度为2～4.5μm。