[發明專利]一種高鎂方解石的制備方法

在審

• 申請號: 202110423702.0
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113292092A
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 俞書宏;尚麗梅;蔣俊
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C01F11/18
• 分類號: C01F11/18;C01F5/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李偉

本發明提供了一種高鎂方解石的制備方法，包括以下步驟：將鈣鹽和鎂鹽的溶液和碳酸鹽溶液混合后結晶，干燥后得到高鎂方解石；本申請制備的高鎂方解石的鎂含量為24.77mol％，比表面積可達207.91m²g^?1，是目前已有的結晶態碳酸鈣中比表面積最大的材料；并且，本申請提供的高鎂方解石的合成方法簡單，條件溫和，綠色無污染，可宏量制備，為進一步工業化生產和應用提供了可能。

技術領域

本發明涉及生物礦化技術領域，尤其涉及一種高鎂方解石的制備方法。

背景技術

碳酸鈣是許多生物體中必不可缺少的成分，在牙齒，骨骼以及貝殼中廣泛存在。另外，作為常見易得的礦物，碳酸鈣在工業領域也有許多應用，比如建筑材料、橡膠和造紙中的填料，也可用作化妝品中的原料以及日常生活中的補鈣劑等。碳酸鈣有多種晶型，大致可以分為三種無水晶型(方解石、文石和球霰石)和三種含水晶型(半水方解石、一水合方解石和六水合方解石)，還有一種非晶態，稱為無定形碳酸鈣(ACC)。其中，方解石是熱力學最穩定的晶相。

碳酸鎂與碳酸鈣具有相似的晶體結構，因此當在合適的礦化環境中，鎂可以替換鈣進入到方解石的晶格中得到鎂方解石。其中，根據鎂方解石中鎂的含量可分為低鎂方解石(低于5mol％)和高鎂方解石(高于10mol％)。目前已有的合成高鎂方解石的方法主要有：高溫高壓，采用有機溶劑或者引入高分子聚合物控制結晶過程，但對其比表面積的研究較少。

《先進材料》期刊2008年第二十卷1333頁起報道：在聚合物存在的條件下通過氣相擴散的方法得到比表面積為108m²g^-1的方解石；《微孔與介孔材料》期刊2011年第一百三十八卷191頁起報道：利用氧化鈣與聚乙二醇溶劑熱合成的方法得到比表面積為134m²g^-1六邊形碳酸鈣；《晶體工程通訊》期刊2013年第十五卷1257頁起報道：在水醇混合溶劑中組成例子溶液直接混合得到比表面積為140-160m²g^-1的無定形碳酸鈣；《美國化學會應用材料與界面》期刊2018年第十卷21556頁起報道：將二氧化碳通入氧化鈣的甲醇溶液中，得到比表面積為360m²g^-1的無定形碳酸鈣，額外加入檸檬酸還可以將比表面積提高到600m²g^-1。上述報道中所提到的無定形碳酸鈣顆粒較小，比表面積較高，但是一旦其開始結晶，顆粒尺寸會大幅度地增加，比表面積也會隨之降低。

商業碳酸鈣的比表面積為38.56m²g^-1，經過調研，目前已知的結晶態碳酸鈣比表面積最大也僅有134m²g^-1(溶劑熱法)，因此，提供一種制備高比表面積的結晶態碳酸鈣的簡單方法至關重要。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種高比面積的高鎂方解石的制備方法。

有鑒于此，本申請提供了一種高鎂方解石的制備方法，包括以下步驟：

將鈣鹽和鎂鹽的溶液和碳酸鹽溶液混合后結晶，干燥后得到高鎂方解石；

在所述鈣鹽和鎂鹽的溶液中，所述鈣鹽的濃度為0.01～0.5M，所述鎂鹽的濃度為0.05～0.8M，所述鈣鹽中的鈣離子和所述鎂鹽中的鎂離子的摩爾比為(0.125～2)：1。

優選的，所述鈣鹽的濃度為0.1～0.2M，所述鈣鹽中的鈣離子和所述鎂鹽中的鎂離子的摩爾比為(0.16～0.25)：1。

優選的，所述混合的時間為30s～72h。

優選的，所述結晶的時間為30s～72h，溫度為2～60℃。

優選的，所述結晶的時間為30min～48h，溫度為20～60℃。