一種花狀碳酸鈣的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鈣的碳酸鹽的制備，涉及一種花狀碳酸鈣的制備方法。該方法利用簡單有效的化學(xué)沉淀法，在精準(zhǔn)的控制實(shí)驗(yàn)條件和試驗(yàn)參數(shù)的基礎(chǔ)上，得到了形貌和尺寸均一的微米級花狀碳酸鈣。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鈣是一種重要的無機(jī)填料和典型的生物礦物，因其具有成本低廉、性能優(yōu)良等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、造紙、油墨、涂料等工業(yè)。
[0003]作為一種新型的工業(yè)原料，不同形貌和晶型的碳酸鈣產(chǎn)品具有不同的應(yīng)用領(lǐng)域和功能，碳酸鈣粒子功能的好壞主要取決于碳酸鈣產(chǎn)品的化學(xué)組成、形態(tài)特征、粒度大小等參數(shù)，不同形態(tài)的碳酸I丐產(chǎn)品，其功能和應(yīng)用領(lǐng)域不同(S.1.Stupp et al, Science, 1997,277，1242?1248.)。通過制備特殊晶形的碳酸鈣系列產(chǎn)品，從而賦予其更高的應(yīng)用性能和附加值，仍然是國內(nèi)外該行業(yè)研究的熱點(diǎn)(Lei M et al, Mater Res Bull，2005，40，656?664.)。
[0004]目前，具有特殊形貌、晶型、尺寸的無機(jī)材料合成研究引起眾多專家的興趣。已有研究發(fā)現(xiàn)通過添加各種表面活性劑的方法可以實(shí)現(xiàn)對碳酸鈣形貌和晶型在一定程度上的調(diào)控，主要方法有:碳化法、沉淀法、超重力法、溶膠凝膠法、尿素水解法、仿生合成法、超聲波合成法、電化學(xué)合成法等(X.Yang et al, J.Cryst.Growth.2009, 311,4558-4569.)。制得的產(chǎn)品晶形主要有立方形、針形、球形、纖維狀、樹枝狀等，但還未見花狀等奇特形貌碳酸鈣粉體的合成報道。
[0005]本研究以氯化鈣和碳酸鈉為原料，在反應(yīng)體系中加入一定的乙醇作為添加劑，通過一定程度的改變碳酸鈣結(jié)晶的溶劑環(huán)境條件，運(yùn)用簡單易行的液相直接沉淀法制備花狀碳酸鈣晶體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的首要技術(shù)問題是提供一種工藝簡單、操作安全、成本低的花狀碳酸鈣的制備方法。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種花狀碳酸鈣的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
[0008](1)稱取1.0?5.0g氯化鈣(CaCl2)，溶于5?15ml蒸餾水中，置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌5?lOmin得澄清透明溶液I。
[0009](2)稱取1.0?10.0g碳酸鉀(Na2C03)，溶于5?15ml蒸餾水中，置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌5?lOmin，得澄清透明溶液II。
[0010](3)量取5?15ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌5?15min。
[0011 ] (4)將溶液I緩慢滴(1?2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于20?70°C環(huán)境下，電磁攪拌10?120min。
[0012](5)將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持40?80°C，干燥6?24h。
[0013]以上各個物質(zhì)的質(zhì)量或者體積是以無水氯化鈣1.0?5.0g為基準(zhǔn)計(jì)算的，對于其他質(zhì)量的無水氯化鈣，以上各個物質(zhì)的質(zhì)量或者體積做一致地調(diào)整，這些是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解或者操作的
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:采用簡單的化學(xué)沉淀法得到花狀碳酸鈣的工藝:該方法工藝簡單、操作安全、成本低、重復(fù)性好，適宜規(guī)?；a(chǎn)；所得花狀碳酸鈣分散性好；表面具有多孔結(jié)構(gòu)，具有相對大的比表面積。
【附圖說明】
[0015]圖1為實(shí)施例1中花狀碳酸鈣的掃描電子顯微鏡照片；
[0016]圖2為實(shí)施例1中花狀碳酸鈣的XRD圖片(V:球霰石)；
【具體實(shí)施方式】
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[0017]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0018]實(shí)施例1
[0019]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0020]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0021]③量取5ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0022]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0023]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0024]實(shí)施例2
[0025]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0026]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0027]③量取1ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0028]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0029]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0030]實(shí)施例3
[0031]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0032]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0033]③量取3ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0034]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0035]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0036]實(shí)施例4
[0037]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0038]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0039]③量取7ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0040]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0041]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0042]實(shí)施例5
[0043]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0044]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0045]③量取9ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0046]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0047]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0048]實(shí)施例6
[0049]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0050]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0051 ] ③量取11ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液111置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0052]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0053]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0054]實(shí)施例7
[0055]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0056]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0057]③量取13ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0058]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0059]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0060]實(shí)施例8
[0061]①稱取2.48g氯化鈣(CaCl2)，溶于10ml蒸餾水中，置于27°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin得澄清透溶液I。
[0062]②稱取6.172g碳酸鉀(Na2C03)，溶于20ml蒸餾水中，置于27 °C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0063]③量取15ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌lOmin。
[0064]④將溶液I緩慢滴(2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于45°C環(huán)境下，電磁攪拌30min。
[0065]⑤將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微米級花狀碳酸鈣的制備方法，其特征是包括下列步驟: (1)稱取1.0?5.0g氯化鈣(CaCl2)，溶于5?15ml蒸餾水中，置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌5?lOmin得澄清透明溶液I。 (2)稱取1.0?10.0g碳酸鉀(Na2C03)，溶于5?15ml蒸餾水中，置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌5?lOmin,得澄清透明溶液II。 (3)量取5?15ml無水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并將溶液III置于25?30°C環(huán)境下，電磁攪拌5?15min。 (4)將溶液I緩慢滴(1?2d/s)加到溶液III中，并將混合后的液體IV置于20?70°C環(huán)境下，電磁攪拌10?120min。 (5)將液體IV離心，得到白色沉淀，將白色沉淀用蒸餾水洗滌1?3次，再用無水乙醇洗滌1?3次，得到白色沉淀保持40?80°C，干燥6?24h。2.按權(quán)利要求1所述微米碳酸鈣空心球的制備方法，其特征是:所述步驟(2)中所用的氯化鈣必須為無水氯化鈣。3.按權(quán)利要求1所述微米碳酸鈣空心球的制備方法，其特征是:所述步驟(3)向溶液II中加入無水乙醇后，應(yīng)用封口膜將反應(yīng)瓶密封。4.按權(quán)利要求1所述微米碳酸鈣空心球的制備方法，其特征是:所述步驟(3)中對液體IV離心進(jìn)行離心時，必須保持離心機(jī)的轉(zhuǎn)速在1500?1600r/min。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備具有花狀碳酸鈣的有混合溶劑沉淀法，包括將無水氯化鈣和碳酸鈉分別溶于適量的蒸餾水中，通過向碳酸鈉的水溶液中加入不同體積的乙醇，改變體系的極性。在向該混合溶劑體系滴加氯化鈣溶液進(jìn)行沉淀反應(yīng)的過程中，通過溶液體系的極性來影響碳酸鈣晶體在溶液中的過飽和度，從化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)上對整個沉淀反應(yīng)進(jìn)行有效調(diào)控。將沉淀反應(yīng)得到的碳酸鈣白色固體經(jīng)離心、洗滌、干燥后即可得到微米級花狀碳酸鈣晶體。
【IPC分類】C01F11/18
【公開號】CN105384185
【申請?zhí)枴緾N201410457836
【發(fā)明人】儲德清, 王澳軒, 孫洪明, 王立敏, 馬忠超
【申請人】天津工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年3月9日
【申請日】2014年9月9日