專利名稱：一種控制碳酸鈣形貌的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳酸鈣形貌的控制方法。
背景技術(shù)：
堿土金屬碳酸鹽是一類重要的工業(yè)原料，廣泛的用于涂料、光學(xué)玻璃、陶瓷、催化、補(bǔ)強(qiáng)、電容器和聚合物改性劑等，最近也用作超導(dǎo)體和陶瓷材料的前驅(qū)物質(zhì)。而制備具有特殊尺寸和形貌的無機(jī)材料是新材料應(yīng)用領(lǐng)域(如催化、藥物、電子、陶瓷、涂料)的一個(gè)關(guān)鍵方面。
因?yàn)樾蚊餐鶐硇再|(zhì)特別是物理性質(zhì)的變化，如表面積、晶體尺寸、熱性能等，特別是納米級顆粒更是性能優(yōu)異，應(yīng)用我們這種仿生的新法，能較便利的制備出形貌好，尺寸均一的立方狀、球狀、橄欖狀、柱狀、納米片狀等多種形貌碳酸鈣，每種形貌都因其不同的理化性質(zhì)在工業(yè)中具有不同的應(yīng)用價(jià)值。例如用作填料的話它能耗小，用與聚合物改性的話它的補(bǔ)強(qiáng)增韌效果都要好與普通產(chǎn)物。顆粒小且形貌規(guī)則產(chǎn)品與塑料混合時(shí)分散度好，能減少塑料中的空隙和氣孔、提高塑料的機(jī)械物理性能，所以美國的塑料填充劑80％都是碳酸鹽類。
文獻(xiàn)報(bào)道中制備特殊形貌碳酸鈣的方法大致有兩大類，模板法和添加晶體生長修飾劑法。模板法是指利用化學(xué)或物理的方法使晶體在一定的模板下生長，例如將表面活性劑和待反應(yīng)溶液配成乳狀液，然后將另一待反應(yīng)溶液加入乳狀液，利用乳狀小液滴的空間限制作用得到球狀產(chǎn)物。添加晶體生長修飾劑法是指加入一定的有機(jī)物大分子，利用它和金屬離子的化學(xué)匹配作用得到一定形貌的產(chǎn)物。這些方法不同程度都存在設(shè)備、技術(shù)要求苛刻、成本高，大量使用表面活性劑等有機(jī)物，會對環(huán)境造成污染等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種控制碳酸鈣形貌的新方法，并期望能推廣到大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是這樣進(jìn)行的。利用支撐液膜(supported liquidmembrane)化學(xué)模擬生物礦化中的跨膜傳質(zhì)，在液膜相的另一側(cè)加入適量的添加劑，進(jìn)一步模擬生物礦化形成過程中的有機(jī)界質(zhì)干預(yù)過程，利用加入的添加劑在成核界面處于膜反應(yīng)體系形成一種弱的作用，使產(chǎn)物在一種軟模板狀態(tài)下結(jié)晶成核，通過模板效應(yīng)控制產(chǎn)物形貌，形成普通化學(xué)反應(yīng)所難以產(chǎn)生的獨(dú)特晶體結(jié)構(gòu)和多級有序晶體，并且這種反應(yīng)大都是在溫和的化學(xué)環(huán)境中進(jìn)行的。
具體工藝如下第一步中間為支撐液膜，左右為溶液相的隔離體系的設(shè)制將流動(dòng)載體溶于有機(jī)溶劑，制成濃度為0.015～0.25mol·L-1的液膜體系，流動(dòng)載體一般定為廣譜的鄰菲羅啉，與之相匹配的有機(jī)溶劑為氯仿，高速攪拌15～20分鐘后，放入表面處理干凈的微孔濾膜浸泡20～48小時(shí)，然后將膜取出，用濾紙將表面油相擦干凈，裝入反應(yīng)裝置，使反應(yīng)裝置形成中間為支撐液膜，左右為溶液相的隔離體系；膜兩側(cè)各有一電動(dòng)攪拌儀。
第二步控制碳酸鈣形貌的方法先配制濃度為0.2～0.3mol/L的碳酸鈉(Na2CO3)溶液，和濃度為0.5～0.6mol/L氯化鈣溶液，分別置于上述第一步的支撐液膜的左右兩側(cè)；低速攪拌或在碳酸鈉溶液一側(cè)再加入1～2％的添加劑后低速攪拌反應(yīng)0.1～48小時(shí)后，取碳酸鈉溶液一側(cè)內(nèi)的沉淀物離心、清洗即獲得立方狀或球狀或梭子狀或柱狀或納米片狀CaCO3產(chǎn)物。
添加劑的類型視要制備的形貌而定，不同的形貌要加入不同的添加劑，添加劑為EDTA，獲得梭子狀CaCO3產(chǎn)物。添加劑為氨三乙酸，獲得柱狀CaCO3產(chǎn)物。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1.由于本發(fā)明利用支撐液膜化學(xué)模擬生物膜的選擇性傳輸，導(dǎo)致所需要的晶體是在超飽和溶液和界面(油相和水相)處生長，這就很容易對晶體的形貌，結(jié)構(gòu)進(jìn)行影響和控制。
2.本方法只要添加不同的添加劑，就能控制形成多種碳酸鈣形貌，如立方狀、球狀、梭子狀、柱狀、納米片狀，某些產(chǎn)品尺寸不僅能達(dá)到納米級，而且形貌特殊，填補(bǔ)了該領(lǐng)域空白。
3、本發(fā)明涉及的反應(yīng)體系相對較穩(wěn)定，技術(shù)操作較簡單、特別是產(chǎn)物處理方便簡捷，易于工業(yè)化。
4.發(fā)明中制備支撐液膜時(shí)使用的油相能循環(huán)利用，不但免去環(huán)境污染的擔(dān)心，還進(jìn)一步節(jié)約了生產(chǎn)成本。


圖1為用本發(fā)明制得的立方狀CaCO3產(chǎn)物的SEM照片圖2為用本發(fā)明制得的球狀CaCO3產(chǎn)物的SEM照片圖3和4為用本發(fā)明制得的納米片狀CaCO3產(chǎn)物的SEM照片圖5為用本發(fā)明制得的梭子狀CaCO3產(chǎn)物的SEM照片圖6為用本發(fā)明制得的柱狀CaCO3產(chǎn)物的SEM照片具體實(shí)施方式
實(shí)施例1第一步，將0.2g鄰菲羅啉溶解于80ml氯仿中，以3000rpm的轉(zhuǎn)速劇烈攪拌約15min，制成含載體的液膜，將清洗處理過的微孔濾膜(市售的混合纖維素酯，平均孔徑為0.22微米)干燥后放入上述液膜體系中浸泡20小時(shí)后取出，用濾紙將膜表面處理干凈，裝入自制反應(yīng)裝置，形成中間為支撐液膜SLM，左右為溶液相的隔離體系。膜兩側(cè)各有一電動(dòng)攪拌儀。
第二步，將0.5mol/L CaCl2溶液、0.2mol/L Na2CO3溶液各80ml分別加入到SLM左右兩側(cè)，低速攪拌反應(yīng)5分鐘后，將Na2CO3溶液一側(cè)的產(chǎn)物CaCO3離心分離后，先后用水、丙酮、無水乙醇各清洗一次，最后得到如圖1所示的立方狀CaCO3產(chǎn)物，將產(chǎn)物保存在無水乙醇中。(上述所有試劑均為分析純)。
實(shí)施例2第一步，同實(shí)例1，第二步，低速攪拌反應(yīng)42小時(shí)后，將Na2CO3溶液一側(cè)的產(chǎn)物CaCO3離心分離后，先后用水、丙酮、無水乙醇各清洗一次，得到如圖2所示的球狀CaCO3產(chǎn)物最后將產(chǎn)物保存在無水乙醇中。
實(shí)施例3第一步，將實(shí)施例1第一步中載體的濃度調(diào)整為O.015mol·L-1，其它不變。
第二步將實(shí)施例1中第二步的反應(yīng)時(shí)間調(diào)整為10分鐘，其它不變。得到如圖3和4所示的納米片狀CaCO3產(chǎn)物，最后將產(chǎn)物保存在無水乙醇中。
實(shí)施例4第一步，同實(shí)例1。
第二步，在碳酸鈉溶液一側(cè)加入1％左右的EDTA，其它的同實(shí)例2。得到如圖5所示的梭子狀CaCO3產(chǎn)物，最后將產(chǎn)物保存在無水乙醇中。
實(shí)施例5第一步同實(shí)例1。
第二步，在碳酸鈉溶液一側(cè)加入1％左右的氨三乙酸，其它所有的步驟都和實(shí)施例1一致。得到如圖6所示的柱狀CaCO3產(chǎn)物，最后將產(chǎn)物保存在無水乙醇中。
權(quán)利要求
1.一種控制碳酸鈣形貌的方法，其特征在于第一步中間為支撐液膜，左右為溶液相的隔離體系的設(shè)制將鄰菲羅啉溶解于氯仿中，制成濃度為0.015～0.25mol·L-1的液膜體系，高速攪拌15～20分鐘后，放入表面處理干凈的微孔濾膜浸泡20～48小時(shí)，然后將膜取出，用濾紙將表面油相擦干凈，裝入反應(yīng)裝置，使反應(yīng)裝置形成中間為支撐液膜，左右為溶液相的隔離體系；膜兩側(cè)各有一電動(dòng)攪拌儀；第二步控制碳酸鈣形貌的方法先配制濃度為0.2～0.3mol/L碳酸鈉溶液，和濃度為0.5～0.6mol/L氯化鈣溶液，分別置于上述第一步的支撐液膜的左右兩側(cè)，低速攪拌或在碳酸鈉溶液一側(cè)再加入1～2％的添加劑低速攪拌反應(yīng)0.1～48小時(shí)后，取碳酸鈉溶液一側(cè)內(nèi)的沉淀物離心、清洗即獲得立方狀或球狀或梭子狀或柱狀或納米片狀CaCO3產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制碳酸鈣形貌的方法，其特征在于添加劑為EDTA，獲得梭子狀CaCO3產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制碳酸鈣形貌的方法，其特征在于添加劑為氨三乙酸，獲得柱狀CaCO3產(chǎn)物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制碳酸鈣形貌的方法，其特征在于第一步的微孔濾膜為市售的混合纖維素酯，平均孔徑為0.22微米。
全文摘要
一種控制碳酸鈣形貌的方法涉及一種碳酸鈣形貌的控制方法。第一步將流動(dòng)載體溶于有機(jī)溶劑，高速攪拌后，放入表面處理干凈的多孔膜，浸泡24～48小時(shí)，然后將膜取出，用濾紙將表面油相擦干凈，待用。第二步配制碳酸鈉溶液和氯化鈣溶液，分別置于上述第一步待用膜的兩側(cè)，在碳酸鈉溶液一側(cè)加入1％左右的添加劑，添加劑的類型視要制備的形貌而定，不同的形貌要加入不同的添加劑，反應(yīng)0.1～48小時(shí)，取碳酸鈉溶液一側(cè)內(nèi)的沉淀離心、清洗即可得到立方狀、球狀、梭子狀、柱狀、納米片狀CaCO
文檔編號B01D69/00GK1817796SQ20061002333
公開日2006年8月16日 申請日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月16日
發(fā)明者吳慶生, 孫冬梅 申請人:同濟(jì)大學(xué)