一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，包括：將80-85℃的去離子水加到CaO中，攪拌反應(yīng)20-30min，室溫陳化，過篩，加去離子水，得到Ca(OH)2溶液；水浴條件下，將晶型控制劑加入上述Ca(OH)2溶液中，攪拌溶解，通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化，并攪拌，至不同反應(yīng)階段停止；碳化多次時(shí)，陳化后繼續(xù)通二氧化碳?xì)怏w攪拌，至反應(yīng)溶液pH為7，洗滌離心，干燥，即得。本發(fā)明具有操作方法簡單、成本低廉、重復(fù)性好，反應(yīng)條件易控，溫度要求較低、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良等特點(diǎn)；制備出的納米碳酸鈣顆粒的粒徑分布均勻，分散性好，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米碳酸鈣顆粒的制備方法領(lǐng)域，特別涉及一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳酸鈣是一種重要的化工基本原料和典型的生物礦物，具有原料豐富、生產(chǎn)工藝簡單和應(yīng)用性能優(yōu)良等特點(diǎn)，作為填料被廣泛應(yīng)用于橡膠、塑料、油墨、造紙、醫(yī)藥和食品等工業(yè)。
[0003]碳酸鈣有方解石、文石和球霰石三種不同的結(jié)晶形態(tài)，分屬三方正交和立方晶系，其中方解石最穩(wěn)定，文石和球霰石屬于非穩(wěn)晶態(tài)，它們的能量依次降低，溶解度也依次降低。[0004]目前，關(guān)于納米CaCO3的制備方法有很多，碳酸鈣制備方法分為液相反應(yīng)法和碳化法。液相反應(yīng)法是通過鈣鹽和碳酸鈣鹽或碳酸氫鹽兩種溶液之間反應(yīng)制備碳酸鈣的，所得產(chǎn)品大多數(shù)形貌較規(guī)則且顆粒尺寸較大為微米級，由于其使用的反應(yīng)物量少及制備過程難以控制的局限性，難以將其擴(kuò)大化應(yīng)用。碳化法是目前工業(yè)生產(chǎn)納米碳酸鈣的主要方法，該法原料來源廣泛，主要為經(jīng)過精選的石灰石。石灰石經(jīng)過煅燒得到CaO ;將CaO消化然后通入CO2，加入晶型控制劑，碳化至終點(diǎn)；最后產(chǎn)品經(jīng)過脫水、干燥、表面處理等過程得到納米碳酸鈣產(chǎn)品。根據(jù)CO2與Ca(OH)2懸濁液接觸方式的不同，可以將碳化法分為間歇碳化法、噴霧碳化法和超重力碳化法。
[0005]納米碳酸鈣在磁性、催化劑、光熱阻和熔點(diǎn)等方面表現(xiàn)出與普通碳酸鈣所不同的奇異或反常的物理、化學(xué)特性，以及在增韌性、補(bǔ)強(qiáng)性、透明性、觸變性、流平性和消毒殺菌等應(yīng)用方面的特殊性能，是由于它所具有的體積效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)。而納米碳酸鈣徑向比的不同，使顆粒徑面含量不同，總徑面不同，致使上述性質(zhì)發(fā)生改變。所以，這也是不同領(lǐng)域需要不同形貌的原因之一。生產(chǎn)中，主要的控制因素有Ca(OH)2乳液濃度、CO2流量、反應(yīng)溫度、添加劑種類等。通過控制不同的條件，目前已經(jīng)制備出單位粒徑(或短徑)大于IOnm的多種納米碳酸鈣產(chǎn)品，晶體形狀有鏈狀、針狀、球形、立方形、片狀、紡錐形等。但是，迄今為止，還未曾見到關(guān)于通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米CaCO3顆粒的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，該方法操作簡單，重復(fù)性好，反應(yīng)條件易控，溫度要求低等特點(diǎn)；制備出的方解石型納米碳酸鈣顆粒的粒徑分布均勻，粒徑可控，具有良好的應(yīng)用前景。
[0007]本發(fā)明的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，包括:
[0008](I)將80_85°C的去離子水加到CaO中，攪拌反應(yīng)20_30min，室溫陳化，過篩，加去離子水，得到Ca(OH)2溶液；
[0009](2)水浴條件下，將晶型控制劑加入上述Ca (OH) 2溶液中，攪拌溶解，通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化，并攪拌，至不同反應(yīng)階段停止；碳化多次時(shí)，陳化后繼續(xù)通二氧化碳?xì)怏w攪拌，至反應(yīng)溶液PH為7，洗滌離心，干燥，即得不同徑向比納米碳酸鈣顆粒。
[0010]所述步驟(1)中CaO和80_85°C去離子水的比例關(guān)系為6.05g:30ml。
[0011]所述步驟⑴中陳化時(shí)間為12_48h ;篩子目數(shù)為200目。
[0012]所述步驟(1)中Ca(OH)2溶液的質(zhì)量百分濃度為4_8%。
[0013]所述步驟(2)中晶型控制劑為鹿糖,加入量為理論CaCO3產(chǎn)量的1.5%。
[0014]所述步驟(2)中二氧化碳?xì)怏w均為1.5L/min,保持水浴溫度為18.0-25.(TC。
[0015]所述步驟⑵中攪拌溶解時(shí)間為5-10min。
[0016]所述步驟⑵中碳化次數(shù)為I次、2次或3次。
[0017]所述步驟(2)中根據(jù)碳化次數(shù)進(jìn)行陳化，陳化溫度為65_70°C，陳化總時(shí)間為10-16h。
[0018]所述步驟(2)中洗滌離心為乙醇、去離子水交替洗滌離心，具體為:先用無水乙醇洗滌、在1000Orpm下離心分離8_10min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000Orpm下離心分離8-10min離心去除 上清液，最后用無水乙醇洗滌、在1000Orpm下離心分離8-10min離心。所述步驟(2)中干燥溫度為80_85°C。
_9] 有益.效果
[0020](I)本發(fā)明具有操作簡單，重復(fù)性好，反應(yīng)條件易控，溫度要求低等特點(diǎn)；
[0021](2)本發(fā)明制備出的方解石型納米碳酸鈣顆粒的粒徑分布均勻，粒徑可控，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為實(shí)施例1所得的納米碳酸鈣顆粒的TEM圖；
[0023]圖2為實(shí)施例2所得的納米碳酸鈣顆粒的TEM圖；
[0024]圖3為實(shí)施例3所得的納米碳酸鈣顆粒的TEM圖；
[0025]圖4是實(shí)施例3所得的納米碳酸鈣顆粒的XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0027]實(shí)施例1
[0028](I)稱取6.05g CaO,加入約30ml85.0°C去離子水,磁力攪拌約30min。陳化24h以上。
[0029](2)加入去離子水至200ml，并將Ca(OH)2溶液過200目篩子。
[0030](3)于室溫水中水浴并磁力攪拌，加入蔗糖0.162g(理論碳酸鈣產(chǎn)量的0.15% )，IOmin后,通CO2L 5L/min,當(dāng)pH下降大約為7時(shí),停止反應(yīng)。[0031](4)反應(yīng)結(jié)束，離心洗滌。先用無水乙醇洗滌、在1000Orpm下離心分離8min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000Orpm下離心分離8min離心去除上清液，如此循環(huán)3次,最后用無水乙醇洗漆、在1000Orpm下離心分離8min離心。
[0032](5)于80.(TC烘箱內(nèi)烘干。
[0033]由圖1的TEM圖，由圖估算出產(chǎn)物的長約為54.07nm,寬約為40.56nm，長徑比約為
1.333。
[0034]實(shí)施例2
[0035](I)稱取6.05g CaO,加入約30ml85.0°C去離子水,磁力攪拌約30min。陳化24h以上。
[0036](2)加入去離子水至200ml，并將Ca(OH)2溶液過200目篩子。
[0037](3)于室溫水中水浴并磁力攪拌，加入蔗糖0.162g(理論碳酸鈣產(chǎn)量的0.15% )，IOmin后，通CO2L 5L/min,當(dāng)pH下降為9.5-10.5時(shí)，停止并于65°C水浴鍋中開始陳化16h。
[0038](4)磁力攪拌，降至室溫。繼續(xù)通CO2L 5L/min,當(dāng)pH大約為7時(shí),停止反應(yīng)。
[0039](5)反應(yīng)結(jié)束，離心洗滌。先用無水乙醇洗滌、在1000Orpm下離心分離8min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000Orpm下離心分離8min離心去除上清液，如此循環(huán)3次,最后用無水乙醇洗漆、在1000Orpm下離心分離8min離心。
[0040](6)于80.(TC烘箱內(nèi)烘干。
[0041]由圖2的TEM圖，由圖估算出產(chǎn)物的長約為131.7nm，寬約為58.96nm，長徑比約為
2.233。
[0042]實(shí)施例3
[0043](I)稱取6.05g CaO,加入約30ml85.0°C去離子水,磁力攪拌約30min。陳化24h以上。(2)加入去離子水至200ml，并將Ca (OH)2溶液過200目篩子。
[0044](3)于室溫水中水浴并磁力攪拌，加入蔗糖0.162g(理論碳酸鈣產(chǎn)量的0.15% )。
[0045](4) IOmin 后，通 CO2L 5L/min, 8min 后停止。并 65.0°C水浴陳化。
[0046](5) 6h后停止陳化，并降至室溫，繼續(xù)通CO2L 5L/min, 15min后停止。并65.(TC水浴陳化。
[0047](6) IOh后停止陳化，降溫至室溫，攪拌，繼續(xù)通CO2L 5L/min,當(dāng)pH大約為7時(shí)，停
止反應(yīng)。
[0048](7)反應(yīng)結(jié)束，離心洗滌。先用無水乙醇洗滌、在1000Orpm下離心分離8min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000Orpm下離心分離8min離心去除上清液，如此循環(huán)3次,最后用無水乙醇洗漆、在1000Orpm下離心分離8min離心。
[0049](8)于80.(TC烘箱內(nèi)烘干。
[0050] 由圖3的TEM圖及圖4的XRD圖，由圖估算出產(chǎn)物的長約為174.16nm,寬約為39.72nm,長徑比約為4.385，且全部為方解石型的納米碳酸鈣顆粒。
【權(quán)利要求】
1.一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，包括: (1)將80-85°C的去離子水加到CaO中，攪拌反應(yīng)20_30min，室溫陳化，過篩，加去離子水，得到Ca(OH)2溶液； (2)水浴條件下，將晶型控制劑加入上述Ca(OH) 2溶液中，攪拌溶解，通入二氧化碳?xì)怏w進(jìn)行碳化，并攪拌，至不同反應(yīng)階段停止；碳化多次時(shí)，陳化后繼續(xù)通二氧化碳?xì)怏w攪拌，至反應(yīng)溶液PH為7，洗滌離心，干燥，即得不同徑向比納米碳酸鈣顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中CaO和80-85°C去離子水的比例關(guān)系為6.05g:30ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中陳化時(shí)間為12-48h ;篩子目數(shù)為200目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(1)中Ca(OH)2溶液的質(zhì)量百分濃度為4-8%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其 特征在于:所述步驟(2)中晶型控制劑為蔗糖，加入量為理論CaCO3產(chǎn)量的1.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中二氧化碳?xì)怏w為1.5L/min，水浴溫度為18.0-25.(TC。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中碳化次數(shù)為I次、2次或3次。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中根據(jù)碳化次數(shù)進(jìn)行陳化，陳化溫度為65-70°C，陳化總時(shí)間為 10-16h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中洗滌離心為乙醇、去離子水交替洗滌離心，具體為:先用無水乙醇洗滌、在1000Orpm下離心分離8_10min離心去除上清液，再用去離子水洗滌、在1000Orpm下離心分離8_10min離心去除上清液,最后用無水乙醇洗漆、在1000Orpm下離心分離8-10min離心。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過調(diào)節(jié)碳化次數(shù)制備不同徑向比納米碳酸鈣顆粒的方法，其特征在于:所述步驟(2)中干燥溫度為80-85°C。
【文檔編號】C01F11/18GK103950964SQ201410177942
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】周興平, 楊春玲, 周之愷 申請人:東華大學(xué), 周興平