碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法
【專利摘要】碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，以無機(jī)鈣鹽為溶質(zhì)配成鈣鹽溶液；以碳酸鹽為溶質(zhì)配成堿液；以無機(jī)鎂鹽為溶質(zhì)配成晶型控制劑溶液；將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到電解槽中攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；在電解槽中裝入陰極電極和陽極電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加直流電壓，于0～40℃的攪拌下進(jìn)行直流電解反應(yīng)，直到陰極區(qū)生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得碳酸鈣晶須。本發(fā)明反應(yīng)條件溫和且節(jié)約能源；而且通過對晶型控制劑的加入量以及電化學(xué)參數(shù)如電壓直流電場進(jìn)行控制，能夠調(diào)節(jié)和控制碳酸鈣晶須的短軸直徑、長徑比、晶型及組分等參數(shù)，使得生成的碳酸鈣為具有明顯晶須特質(zhì)。
【專利說明】碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種碳酸鈣晶須的制備方法，具體涉及碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法。
[0002]背景介紹
[0003]晶須是指在一定條件下由人工培植而成的纖細(xì)單晶體，沒有通常材料中普遍存在的缺陷(如晶界、位錯(cuò)、空穴等)，其原子排列高度有序、機(jī)械強(qiáng)度近似于鄰接原子間力，接近于完整晶體的理論值。
[0004]碳酸鈣晶須是近年來開發(fā)出的新型晶須材料，具有優(yōu)良的耐高溫、絕緣、阻燃等功能，以及良好的機(jī)械強(qiáng)度、高彈性模量、高硬度等優(yōu)點(diǎn)。目前，碳酸鈣晶須主要應(yīng)用于增強(qiáng)有機(jī)或高分子復(fù)合材料、作為造紙助劑以及摩擦材料填料等。
[0005]碳酸鈣本身屬于土壤成分之一，因此即便在其主體部分使用完成后被廢棄于環(huán)境中，也不會產(chǎn)生其它材料所可能帶來難生物降解的環(huán)境污染問題，是一種對人體及生態(tài)環(huán)境無傷害的材料。
[0006]目前文獻(xiàn)資料報(bào)道的碳酸鈣晶須合成方法包括:碳酸化法、復(fù)分解法、尿素水解法、Ca(HCO3)2加熱水解法、超重力反應(yīng)結(jié)晶法等。
[0007]I)碳酸化法:
[0008]碳酸化法是將石灰石煅燒，得到氧化鈣和窯氣，使氧化鈣消化，并將生成的懸浮氫氧化鈣在高剪切力作用下粉碎，制得一定濃度的精制氫氧化鈣懸浮液，然后通過CO2氣體，加入適當(dāng)?shù)木涂刂苿蓟ぶ两K點(diǎn)，得到碳酸鈣晶須漿液；再進(jìn)行脫水、干燥、表面處理，得到碳酸鈣晶須產(chǎn)品。
[0009]碳酸化法是目前工業(yè)上生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣普遍采用的方法，簡單易操作，原料為石灰石，生產(chǎn)成本低。在Ca(OH)2-CO2反應(yīng)體系中合成碳酸鈣晶須需要在反應(yīng)過程中添加促進(jìn)長軸生長的可溶性鎂鹽或磷酸系化合物為晶型控制劑。以鎂鹽為晶型控制劑時(shí)，存在添加量大、產(chǎn)品白度低、晶須直徑粗大，強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，而且會混入Mg(OH)2雜質(zhì)。在添加磷酸系化合物的文獻(xiàn)中，一般是首先合成尺寸微小的針狀碳酸鈣晶體，以此作為晶種添加到反應(yīng)體系中，并加入晶型控制劑，幾步法合成碳酸鈣晶須，工藝復(fù)雜，生產(chǎn)周期長，磷酸系化合物消耗量大。
[0010]2)復(fù)分解法:
[0011 ] 復(fù)分解法是利用可溶性鈣鹽溶液，如Ca (CH3COO) 2、CaCl2、Ca (NO3) 2溶液和可溶性碳酸鹽溶液，如Na2C03、(NH4)2CO3^K2CO3等溶液反應(yīng)，在配合其它附加試劑的條件下，制得碳酸鈣晶須。通常水溶鈣鹽與碳酸鹽間的溶液合成總是產(chǎn)生方解石，文石晶須的合成需要嚴(yán)格控制合成條件。此方法中反應(yīng)物濃度一般很低，而且陳化時(shí)間長，溶液濃度、溫度的不均一性會影響碳酸鈣晶須的純度和均勻性。
[0012]3)尿素水解法:
[0013]尿素水解法是使尿素與可溶性鈣鹽反應(yīng),利用尿素水解產(chǎn)生的CO2與Ca2+反應(yīng)來制備碳酸鈣晶須。雖然在反應(yīng)過程中無需加入晶種異相成核，也不用加入晶型控制劑，可很好地避免雜質(zhì)的引入，但需在恒定的高溫(>100°C)高壓條件下反應(yīng)，能耗較大，又因是密閉反應(yīng)體系，危險(xiǎn)性較高，不適宜工業(yè)化生產(chǎn)。
[0014]4) Ca(HCO3)2 加熱水解法:
[0015]Ca(HCO3)2制備法是先制成Ca (HCO3)2溶液，然后通過控制溶液的加熱溫度、升溫速率、攪拌強(qiáng)度等條件來制備碳酸鈣晶須。此法工藝復(fù)雜，不易操作，生產(chǎn)效率低。
[0016]5)超重力反應(yīng)結(jié)晶法:
[0017]超重力反應(yīng)結(jié)晶法是指Ca(OH)2乳液在通過旋轉(zhuǎn)填充床反應(yīng)器時(shí)會獲得較重力加速度大2~3個(gè)數(shù)量級的離心速度，在此情況下，乳液被填料破碎成極小的液滴、液絲和極薄的液膜，極大地增加了氣液接觸面積，強(qiáng)化了碳化速度。同時(shí)，由于乳液在旋轉(zhuǎn)床中得到高度分散，限制了晶粒的長大，即使不添加晶形控制劑，也可制備出納米級碳酸鈣，且反應(yīng)過程控制因素少，易于重復(fù)，產(chǎn)品粒度可調(diào)。此外，該工藝采用大流量循環(huán)反應(yīng)，物料在反應(yīng)器外進(jìn)行冷卻等措施，具有反應(yīng)時(shí)間短，生產(chǎn)效率高，單臺設(shè)備生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。但是該方法需要在特定的超重力反應(yīng)裝置中進(jìn)行，能耗較大，且長徑比依然不夠理想。
[0018]由此可知，目前所開發(fā)的碳酸鈣晶須合成方法，在有其自身優(yōu)勢的同時(shí)，也都有較大的缺陷。最突出的特點(diǎn)在于這些技術(shù)都需要在較高溫度的溶液中合成碳酸鈣晶須，從應(yīng)用角度而言，這將帶來極大的能源消耗。如果能找到一種在常壓常溫條件下即能合成碳酸鈣晶須，同時(shí)操作過程也相對簡便的方法，將對與其工業(yè)制備及應(yīng)用帶來極大的優(yōu)勢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的在 于提供一種碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，該方法能夠在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)，且操作簡單，能耗低。
[0020]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括以下步驟:
[0021]I)以無機(jī)鈣鹽為溶質(zhì)，水和/或有機(jī)溶劑為溶劑，配制成鈣鹽溶液；以碳酸鹽為溶質(zhì)，水和/或有機(jī)溶劑為溶劑，配制成堿液；以無機(jī)鎂鹽為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成晶型控制劑溶液；
[0022]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的無機(jī)鈣鹽與堿液中的碳酸鹽的摩爾比為(I~2):(1~
4)，晶型控制劑溶液中的晶型控制劑占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的O~5% ；
[0023]3 )在電解槽中裝入陰極電極和陽極電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加直流電壓，使陰極電流密度在0.0OlmA.cm_2~2mA.cm_2,然后于O~40°C的攪拌條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，直到陰極區(qū)生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得碳酸鈣晶須。
[0024]所述的步驟I)中的無機(jī)鈣鹽為氯化鈣、氫氧化鈣、碳酸氫鈣或硝酸鈣。
[0025]所述的步驟I)中的碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨。
[0026]所述的步驟I)中的無機(jī)鎂鹽為氯化鎂或硝酸鎂。
[0027]所述的步驟I)中鈣鹽溶液的濃度為l(T4mg/L至無機(jī)鈣鹽的飽和濃度，堿液的濃度為10_4mg/L至碳酸鹽的飽和濃度，晶型控制劑溶液的濃度為O至無機(jī)鎂鹽的飽和濃度。
[0028]所述的步驟I)中的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。[0029]所述的步驟2)中的晶型控制劑溶液中的晶型控制劑占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的I~5%。
[0030]所述的步驟3)中陽極電極為金屬氧化物電極、石墨電極或摻硼金剛石電極，陰極電極為銅電極、鐵電極或石墨電極。
[0031]所述的金屬氧化物電極為鈦基體二氧化鉛電極或銻摻雜鈦基體二氧化錫電極。
[0032]所述的步驟3)中陰極電極和陽極電極之間施加的直流電壓為0.0OlV~30V。
[0033]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟I)中水和有機(jī)溶劑混合作為溶劑使用時(shí)是按照任意體積比配制而成的。
[0034]本發(fā)明采用低壓直流電解法合成形貌良好的碳酸鈣晶須，其原理為:在充滿Ca電解質(zhì)(即反應(yīng)液)的電解槽中，在陰極電極和陽極電極間施加一低壓直流電場，會在陰極區(qū)與水的界面引發(fā)如下電極反應(yīng):
[0035]02+2H20+4e — 40H
[0036]2H20+2e — 2OH +H2 個(gè)
[0037]由于反應(yīng)產(chǎn)生大量0H —，使得陰極電極表面附近區(qū)域的pH值上升，CO32 一增多。而Ca2+由于靜電引力與擴(kuò)散等綜合因素的作用會向陰極區(qū)遷移，并最終在陰極區(qū)附近富集，造成局部濃度遠(yuǎn)大于本體溶液濃度；此時(shí)Ca2+與C032 —反應(yīng)生成沉淀，沉積在電化學(xué)反應(yīng)器的陰極上,具體反應(yīng)如下:
[0038]HCO3 +OH — H2CHCO32
[0039]Ca2++C032 — CaCO3 I
[0040]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明的反應(yīng)過程是在常溫常壓下進(jìn)行的，同時(shí)，直流電解反應(yīng)溫度在O~40°C，因此，本發(fā)明反應(yīng)條件溫和且節(jié)約能源；另外，本發(fā)明通過對晶型控制劑的加入量以及電化學(xué)參數(shù)如電壓直流電場進(jìn)行控制，能夠調(diào)節(jié)和控制碳酸鈣晶須的短軸直徑、長徑比、晶型及組分等參數(shù)，使得生成的碳酸鈣為具有明顯晶須特質(zhì)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1為本發(fā)明制備的碳酸鈣晶須的X射線衍射圖；
[0042]圖2為本發(fā)明制備的碳酸鈣晶須的掃描電鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0043]實(shí)施例1:
[0044]1)以分析純硝酸鈣為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為300!!^!/1的鈣鹽溶液；以分析純碳酸氫鈉為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為600mg.I71的堿液；
[0045]2)將鈣鹽溶液以及堿液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的硝酸鈣與堿液中的碳酸氫鈉的摩爾比為1: 2，
[0046]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的銻摻雜鈦基體二氧化錫電極以及作為陰極電極的銅電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加30V的直流電壓使陰極電流密度為1.5mA μm-2，然后于室溫條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，直流電解反應(yīng)時(shí)間為6h，此時(shí)陰極區(qū)的銅電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。[0047]所得碳酸鈣晶須經(jīng)過X射線衍射鑒定(見圖1)，其中文石型碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過90% ;用掃描電鏡鑒定(見圖2)，短軸直徑在100-300nm級別，長徑比在20-50范圍內(nèi)。產(chǎn)品具有明顯的碳酸鈣晶須特質(zhì)。
[0048]實(shí)施例2:
[0049]I)以分析純氯化鈣為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為300!!^!/1的鈣鹽溶液；以分析純碳酸氫鈉為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為600mg *L_1的堿液；以氯化鎂為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成氯化鎂飽和溶液(即晶型控制劑溶液);
[0050]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的氯化鈣、堿液中的碳酸氫鈉的摩爾比為1:2，晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的5% ;
[0051]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的鈦基體二氧化鉛電極以及作為陰極電極的銅電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加15V的直流電壓使陰極電流密度為1.5mA.cm—2，然后于室溫條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的銅電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0052]所得碳酸鈣晶須經(jīng)過X射線衍射鑒定，其文石型含量超過90% ;用掃描電鏡鑒定，短軸直徑在100-200nm級別，長徑比在20-50范圍內(nèi)。產(chǎn)品具有明顯的碳酸鈣晶須特質(zhì)。
[0053]實(shí)施例3:
[0054]I)以分析純氯化鈣，水為溶劑，配制成濃度為300mg -171的鈣鹽溶液；以碳酸氫鉀為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為600mg.L—1的堿液；以氯化鎂為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成氯化鎂飽和溶液(即晶型控制劑溶液)；
[0055]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的氯化鈣、堿液中的碳酸氫鉀的摩爾比為1:2，晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的5% ；
[0056]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的鈦基體二氧化鉛電極以及作為陰極電極的鑄鐵電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加0.0OlV的直流電壓使陰極電流密度為1.5mA ·cm-2，然后于室溫條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的鑄鐵電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0057]所得碳酸鈣晶須經(jīng)過X射線衍射鑒定，其文石型含量超過95% ;用掃描電鏡鑒定，短軸直徑在100-200nm級別，長徑比在20-30范圍內(nèi)。產(chǎn)品具有明顯的碳酸鈣晶須特質(zhì)。
[0058]實(shí)施例4:
[0059]I)以分析純氯化鈣為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為500mg -171的鈣鹽溶液；以碳酸氫鉀為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為1000mg L-1的堿液；以氯化鎂為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成氯化鎂飽和溶液(即晶型控制劑溶液);
[0060]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的氯化鈣、堿液中的碳酸氫鉀的摩爾比為1:2，晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的5% ;
[0061]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的鈦基體二氧化鉛電極以及作為陰極電極的石墨電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加8V的直流電壓使陰極電流密度為
1.5mA.cm—2，然后于室溫條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的石墨電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0062]所得碳酸鈣晶須經(jīng)過X射線衍射鑒定，其文石型含量超過90% ;用掃描電鏡鑒定， 短軸直徑在100-200nm級別，長徑比在20-50范圍內(nèi)。產(chǎn)品具有明顯的碳酸鈣晶須特質(zhì)。
[0063]實(shí)施例5 ：
[0064]1)以分析純氫氧化鈣為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為10_4mg -L-1的鈣鹽溶液；以 碳酸鈉為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為lOOmg ? I71的堿液；以硝酸鎂為溶質(zhì)，水為溶劑，配 制成200mg ? L—1的硝酸鎂溶液（即晶型控制劑溶液）；
[0065]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均 勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的氫氧化鈣、堿液中的碳酸鈉的摩爾比為1:4， 晶型控制劑溶液中的硝酸鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的2% ；
[0066]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的摻硼金剛石電極以及作為陰極電 極的石墨電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加o. 001V的直流電壓使陰極電流密度為 0. 001mA ?cm_2，然后于35°C的條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū) 的石墨電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0067]實(shí)施例6 ：
[0068]1)以分析純碳酸氫鈣為溶質(zhì)，甲醇為溶劑，配制成碳酸氫鈣的飽和溶液（即鈣鹽溶 液）；以碳酸鉀為溶質(zhì)，甲醇為溶劑，配制成濃度為10_4mg ? L—1的堿液；以氯化鎂為溶質(zhì)，水 為溶劑，配制成濃度為500mg ? L—1的氯化鎂溶液（即晶型控制劑溶液）；
[0069]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均 勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的碳酸氫鈣、堿液中的碳酸鉀的摩爾比為2:1， 晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的1%;
[0070]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的石墨電極以及作為陰極電極的石墨 電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加8V的直流電壓使陰極電流密度為2mA ? cnT2，然后 于40°C的條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的石墨電極上生成 白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0071]實(shí)施例7:
[0072]1)以分析純碳酸氫鈣為溶質(zhì)，丙三醇為溶劑，配制成碳酸氫鈣的飽和溶液（即鈣鹽 溶液);以碳酸鉀為溶質(zhì)，丙三醇為溶劑，配制成濃度為10_4mg -L-1的堿液；以氯化鎂為溶質(zhì)， 水為溶劑，配制成濃度為lOOmg ? L—1的氯化鎂溶液（即晶型控制劑溶液）；
[0073]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均 勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的碳酸氫鈣、堿液中的碳酸鉀的摩爾比為2:1， 晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的4% ；
[0074]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的石墨電極以及作為陰極電極的石墨 電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加8V的直流電壓使陰極電流密度為2mA ? cnT2，然后 于35°C的條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的石墨電極上生成 白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0075]實(shí)施例8 ：
[0076]1)以分析純碳酸氫鈣為溶質(zhì)，乙二醇為溶劑，配制成碳酸氫鈣的飽和溶液（即鈣鹽 溶液);以碳酸鉀為溶質(zhì)，乙二醇為溶劑，配制成濃度為10_4mg -L-1的堿液；以氯化鎂為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成濃度為50mg.L—1的氯化鎂溶液(即晶型控制劑溶液)；
[0077]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到有隔膜的電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的碳酸氫鈣、堿液中的碳酸鉀的摩爾比為2:1，晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的4% ;
[0078]3)在有隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的石墨電極以及作為陰極電極的石墨電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加8V的直流電壓使陰極電流密度為2mA.cnT2，然后于35°C的條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的石墨電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0079]實(shí)施例9:
[0080]1)以分析純氯化鈣為溶質(zhì)，水和乙醇的混合溶液為溶劑，配制成濃度為500mg -L-1的鈣鹽溶液；以碳酸銨為溶質(zhì)，水和乙醇的混合溶液為溶劑，配制成碳酸銨的飽和溶液(即堿液);以氯化鎂為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成氯化鎂飽和溶液(即晶型控制劑溶液);其中，步驟O中的水和乙醇的混合溶液中水和乙醇的體積比為3:2 ;
[0081]2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到無隔膜的電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的氯化鈣、堿液中的碳酸銨的摩爾比為1:1，晶型控制劑溶液中的氯化鎂占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的5% ；
[0082]3)在無隔膜的電解槽中裝入作為陽極電極的鈦基體二氧化鉛電極以及作為陰極電極的石墨電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加IOV的直流電壓使陰極電流密度為
0.5mA.cnT2，然后于0°C條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，電解反應(yīng)時(shí)間6h，此時(shí)陰極區(qū)的石墨電極上生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得到碳酸鈣晶須。
[0083]本發(fā)明在電解反應(yīng)時(shí)所使用的電解槽中有無中間隔膜均可。
【權(quán)利要求】
1.碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)以無機(jī)鈣鹽為溶質(zhì)，水和/或有機(jī)溶劑為溶劑，配制成鈣鹽溶液；以碳酸鹽為溶質(zhì)，水和/或有機(jī)溶劑為溶劑，配制成堿液；以無機(jī)鎂鹽為溶質(zhì)，水為溶劑，配制成晶型控制劑溶液； 2)將鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液加入到電解槽中，攪拌混合均勻，形成反應(yīng)液；其中，所加入的鈣鹽溶液中的無機(jī)鈣鹽與堿液中的碳酸鹽的摩爾比為(I~2):(1~4)，晶型控制劑溶液中的晶型控制劑占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的O~5% ； 3)在電解槽中裝入陰極電極和陽極電極，并在陰極電極和陽極電極之間施加直流電壓，使陰極電流密度在0.0OlmA.cm_2~2mA.cm_2,然后于O~40°C的攪拌條件下攪拌進(jìn)行直流電解反應(yīng)，直到陰極區(qū)生成白色固體，將白色固體收集后自然干燥，即得碳酸鈣晶須。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中的無機(jī)鈣鹽為氯化鈣、氫氧化鈣、碳酸氫鈣或硝酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在在于:所述的步驟I)中的碳酸鹽為碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸鈉、碳酸鉀或碳酸銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中的無機(jī)鎂鹽為氯化鎂或硝酸鎂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中鈣鹽溶液的濃度為10_4mg/L至無機(jī)鈣鹽的飽和濃度，堿液的濃度為10_4mg/L至碳酸鹽的飽和濃度，晶型控制劑溶液的濃度為O至無機(jī)鎂鹽的飽和濃度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟I)中的有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟2)中的晶型控制劑溶液中的晶型控制劑占加入的鈣鹽溶液、堿液以及晶型控制劑溶液總質(zhì)量的I~5%ο
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟3)中陽極電極為金屬氧化物電極、石墨電極或摻硼金剛石電極，陰極電極為銅電極、鐵電極或石墨電極。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的金屬氧化物電極為鈦基體二氧化鉛電極或銻摻雜鈦基體二氧化錫電極。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的碳酸鈣晶須的低壓直流電解制備方法，其特征在于:所述的步驟3)中陰極電極和陽極電極之間施加的直流電壓為0.0OlV~30V。
【文檔編號】C30B29/62GK103628124SQ201310563091
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】徐浩, 延衛(wèi), 馮江濤 申請人:西安交通大學(xué)