[發(fā)明專利]一種快速大量制備無定形碳酸鹽礦物的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611155938.6
• 申請(qǐng)日: 2016-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN106587127A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷周玥;孫勝童;武培怡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號(hào): C01F11/18
• 分類號(hào): C01F11/18;C01F5/24
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司31200
• 代理人: 陸飛,陸尤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速大量制備無定形碳酸鹽礦物的制備方法。

背景技術(shù)

近年來，無定形礦物被認(rèn)為是許多結(jié)晶礦物的重要前驅(qū)體。例如，無定形碳酸鈣在生物礦化過程中發(fā)揮了重要作用，它可以作為前驅(qū)體進(jìn)一步合成制備具有良好力學(xué)性能的復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)，此外，合成的無定形碳酸鈣在光學(xué)，生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域都具有廣泛用途，可以作為抗癌藥物的納米反應(yīng)器，也可以用于水處理領(lǐng)域。

然而目前無定形碳酸鹽礦物的制備方法上，還存在諸多問題。例如，目前大多數(shù)已報(bào)道的方法通常都需要添加穩(wěn)定劑，產(chǎn)物不夠純凈。例如《納米尺度》（Nanoscale, 2010, 2, 2358-2361）曾報(bào)道過用鎂離子作為穩(wěn)定劑制備無定形碳酸鈣，《先進(jìn)材料》（Adv. Mater., 2008, 20, 3633-3637）曾報(bào)道用聚丙烯酸作為穩(wěn)定劑制備無定形碳酸鈣，《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》（J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 17859-17866）曾報(bào)道用二氧化硅作為保護(hù)殼制備無定形碳酸鈣。另一方面，直接混合鈣和碳酸鹽的水溶液制備的無定形碳酸鈣則十分不穩(wěn)定，其容易在短時(shí)間內(nèi)結(jié)晶，該制備方法的可重復(fù)性較差（《先進(jìn)功能材料》Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 1575-1585）。此外，也有報(bào)道通過從鈣鹽水溶液中水解碳酸二甲酯制備無定形碳酸鈣（《先進(jìn)材料》Adv. Mater., 2004, 16, 996-1000），或者通過氣體擴(kuò)散進(jìn)入鈣鹽的乙醇溶液（《化學(xué)通訊》Chem. Commun., 2013, 49, 9564-9566），以及通過從飽和碳酸鈣水溶液進(jìn)行冷凍干燥的方法制備（《化學(xué)通訊》Chem. Commun., 2013, 49, 3134-3136），但是上述方法均有耗時(shí)長(zhǎng)或產(chǎn)量低的缺點(diǎn)。

對(duì)于上述問題，本發(fā)明提出一種快速大量制備純凈無定形碳酸鹽礦物的通用方法。利用快速擴(kuò)散和高壓二氧化碳在乙醇中的高溶解度，以及利用乙醇對(duì)于無定形礦物的穩(wěn)定作用，開發(fā)了一種用于大規(guī)模制備穩(wěn)定和無添加劑的無定形碳酸鹽礦物納米顆粒的超快方法。制備過程中所用的介質(zhì)為乙醇，制備過程簡(jiǎn)便綠色環(huán)保無污染，制備條件相對(duì)寬松，適合大批量、規(guī)?；a(chǎn)以及具備廣泛的商業(yè)應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可快速大量制備純凈無定形碳酸鹽礦物的方法。其制備方法快速高效，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)制備。

本發(fā)明提出的快速大量制備無定形碳酸鹽礦物的制備方法，具體來說，是利用高壓二氧化碳在乙醇中的高溶解度，可以實(shí)現(xiàn)快速擴(kuò)散與反應(yīng)，以及利用乙醇對(duì)于無定形礦物的穩(wěn)定作用，從而實(shí)現(xiàn)快速大規(guī)模制備無定形碳酸鹽礦物。

本發(fā)明提出的快速大量制備無定形碳酸鹽礦物的制備方法，具體步驟為：

（1）配制0.2~50 mL的0.001~20 mol?L^-1的氯化鈣或氯化鎂或氯化鍶或它們的混合物的水溶液，與10~1000 mL的乙醇混合；

（2）再向混合溶液中加入0.01~10 mL的25 wt%氨水溶液；

（3）混合溶液放入高壓反應(yīng)釜中，通入二氧化碳，氣壓達(dá)到1~15 MPa 后保持1~30 分鐘；

（4）取出所得到的混合溶液，其中的白色沉淀通過離心進(jìn)行洗滌并干燥。

本發(fā)明中，所述原料是氯化鈣或氯化鎂或氯化鍶或它們的混合物的水溶液。

本發(fā)明中所制備得到的碳酸鹽，具有無定形特征。

本發(fā)明操作過程方便，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本較低，易于批量化生產(chǎn)；而且普適性強(qiáng)，其中的原料堿金屬鹽可以任意選擇，所制備得到的無定形碳酸鹽礦物具有廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。

附圖說明

圖 1為CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, Ca_xMg_y(CO₃)_z 和 Ca_xSr_y(CO₃)_z的X射線衍射結(jié)果。

具體實(shí)施方式

以下通過實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明的一種快速大量制備無定形碳酸鹽礦物的制備方法。然而，該實(shí)施例僅僅是作為提供說明而不是限定本發(fā)明。

實(shí)施例 1