[發(fā)明專利]組裝成植物微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣及其制法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310369871.6
• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103395814A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣峰芝;劉澤香;劉擁軍;卞龍春;袁波
• 申請（專利權(quán)）人: 云南大學(xué)
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及組裝成植物微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣及其制法和用途。

背景技術(shù)

納米碳酸鈣是于20世紀(jì)80年代發(fā)展起來的一種新型超細(xì)固體無機化工材料，具有環(huán)保、廉價、無毒、功能性突出等特點，因而備受人們的關(guān)注。研究表明，納米碳酸鈣因其晶型和形貌的不同導(dǎo)致其應(yīng)用價值不同，如方解石因具有遮蓋性能好、白度高、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點而被廣泛用于冶金、水泥、玻璃等行業(yè)；文石因具有較高的長徑比而成為理想的生物醫(yī)學(xué)材料和新型復(fù)合材料的補強增韌劑；空心球狀碳酸鈣適宜作造紙?zhí)盍希涣⒎綘詈玩湢钐妓徕}可分別用作塑料和橡膠填料；同時還有研究者發(fā)現(xiàn)納米碳酸鈣可作為吸附劑吸附重金屬離子。

納米碳酸鈣具有很多優(yōu)越的性能，除了與本身的化學(xué)特性有關(guān)以外，還與其制備方法和微觀結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。因此，特殊結(jié)構(gòu)和形貌的碳酸鈣產(chǎn)品的開發(fā)已成為目前的研究熱點。

控制碳酸鈣形貌的合成方法主要是模板法，中國專利（申請?zhí)朇N200710039146.7）報道了以豆芽為模板?，再加入氨三乙酸作為協(xié)同模板合成了花狀納米碳酸鈣。中國專利（申請?zhí)朇N201110423088.4）報道了以端羧基超支化聚醚作為模板合成了球狀碳酸鈣。戴洪興等（無機鹽工業(yè)，2011,43（5）18-19）用以三嵌段共聚物P123（PE0₂₀PPO₇₀PEO₂₀）、十六烷基三甲基溴化銨和聚乙二醇為軟模板，通過水熱法獲得具有長方狀和六方狀介孔多晶碳酸鈣。趙麗娜等（化工學(xué)報，2012,63（6）1977-1978）利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和十二烷基磺酸鈉?(SDS)復(fù)合添加劑作為有機模板,制備了中空球狀方解石型碳酸鈣。丁紅霞等（人工晶體學(xué)報，2011,40（1）258-259）以聚乙烯醇(PVA)和聚苯乙烯磺酸鈉(PSSS)分別與十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)組成混合模板合成了花狀、球狀、立方狀的碳酸鈣。以上利用不同種類的有機化合物作為模板，得到的碳酸鈣形貌新穎，但是制備過程復(fù)雜，生產(chǎn)成本高，同時有機化合物的引入，一旦處理不當(dāng)就會引入雜質(zhì)還會對環(huán)境造成污染。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明采用植物作為模板制備組裝成植物微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣，其使用的原料廉價易得，材料制備過程簡單，而且對環(huán)境無污染。組裝成植物特殊微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣由于粒度小，比表面積大等特點，使其在生物醫(yī)學(xué)材料、催化材料、塑料、陶瓷、染料和化妝品等方面具有比常規(guī)材料優(yōu)越的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種組裝成植物微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣的制備方法。該方法以可溶性鈣鹽和碳酸鹽為原料，采用共沉淀法進(jìn)行合成，并控制反應(yīng)物濃度、植物模板、煅燒溫度、煅燒時間得到納米碳酸鈣，且納米碳酸鈣能組裝成植物模板的微觀結(jié)構(gòu)；所述的納米碳酸鈣晶形為方解石，粒徑為40～60nm；所述的組裝成植物微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣可用于吸附重金屬離子Pb²⁺、Cd²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Ni²⁺?、Cr³⁺、Zn²⁺或Cu²⁺。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

（1）將可溶性鈣鹽溶于去離子水中，攪拌使其完全溶解，并加入植物模板。可溶性鈣鹽的濃度為0.005～4mol/L，每升可溶性鈣鹽溶液中添加1～50g的植物模板。

（2）將可溶性鈣鹽溶液加熱到30～120℃，充分?jǐn)嚢杩扇苄遭}鹽溶液，將碳酸鹽溶液逐滴加入其中，繼續(xù)保持?jǐn)嚢璨⒑銣?～72h，在此期間，會有納米碳酸鈣生成并組裝成植物特殊的微觀結(jié)構(gòu)。碳酸鹽的濃度為0.005～4mol/L；可溶性鈣鹽和碳酸鹽之間的摩爾比控制在1:1。

（3）過濾（2）得到的粗產(chǎn)品溶液，收集濾渣，用去離子水洗滌干凈，并在干燥箱中干燥。

干燥溫度為35～70℃，干燥時間為12～36h。

（4）將干燥后的樣品置于馬弗爐中高溫煅燒，即得到組裝成植物微觀結(jié)構(gòu)的納米碳酸鈣。

所述可溶性鈣鹽為氯化鈣、硝酸鈣、醋酸鈣、溴化鈣、碘化鈣或氯酸鈣中一種或幾種的任意比混合物。

所述可溶性碳酸鹽為碳酸鈉、碳酸銨或碳酸鉀中一種或幾種的任意比混合物。

所述植物模板為干燥的棉花、絲瓜瓤、樹葉、玉米須、蓮盤或向日葵花盤。

本發(fā)明中所述煅燒溫度為300～550℃，煅燒時間為6～24h。