一种花状碳酸钙的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钙的碳酸盐的制备，涉及一种花状碳酸钙的制备方法。该方法利用简单有效的化学沉淀法，在精准的控制实验条件和试验参数的基础上，得到了形貌和尺寸均一的微米级花状碳酸钙。
【背景技术】
[0002]碳酸钙是一种重要的无机填料和典型的生物矿物，因其具有成本低廉、性能优良等特点，而被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料等工业。
[0003]作为一种新型的工业原料，不同形貌和晶型的碳酸钙产品具有不同的应用领域和功能，碳酸钙粒子功能的好坏主要取决于碳酸钙产品的化学组成、形态特征、粒度大小等参数，不同形态的碳酸I丐产品，其功能和应用领域不同(S.1.Stupp et al, Science, 1997,277，1242?1248.)。通过制备特殊晶形的碳酸钙系列产品，从而赋予其更高的应用性能和附加值，仍然是国内外该行业研究的热点(Lei M et al, Mater Res Bull，2005，40，656?664.)。
[0004]目前，具有特殊形貌、晶型、尺寸的无机材料合成研究引起众多专家的兴趣。已有研究发现通过添加各种表面活性剂的方法可以实现对碳酸钙形貌和晶型在一定程度上的调控，主要方法有:碳化法、沉淀法、超重力法、溶胶凝胶法、尿素水解法、仿生合成法、超声波合成法、电化学合成法等(X.Yang et al, J.Cryst.Growth.2009, 311,4558-4569.)。制得的产品晶形主要有立方形、针形、球形、纤维状、树枝状等，但还未见花状等奇特形貌碳酸钙粉体的合成报道。
[0005]本研究以氯化钙和碳酸钠为原料，在反应体系中加入一定的乙醇作为添加剂，通过一定程度的改变碳酸钙结晶的溶剂环境条件，运用简单易行的液相直接沉淀法制备花状碳酸钙晶体。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的首要技术问题是提供一种工艺简单、操作安全、成本低的花状碳酸钙的制备方法。
[0007]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种花状碳酸钙的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
[0008](1)称取1.0?5.0g氯化钙(CaCl2)，溶于5?15ml蒸馏水中，置于25?30°C环境下，电磁搅拌5?lOmin得澄清透明溶液I。
[0009](2)称取1.0?10.0g碳酸钾(Na2C03)，溶于5?15ml蒸馏水中，置于25?30°C环境下，电磁搅拌5?lOmin，得澄清透明溶液II。
[0010](3)量取5?15ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌5?15min。
[0011 ] (4)将溶液I缓慢滴(1?2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于20?70°C环境下，电磁搅拌10?120min。
[0012](5)将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持40?80°C，干燥6?24h。
[0013]以上各个物质的质量或者体积是以无水氯化钙1.0?5.0g为基准计算的，对于其他质量的无水氯化钙，以上各个物质的质量或者体积做一致地调整，这些是本领域技术人员能够理解或者操作的
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:采用简单的化学沉淀法得到花状碳酸钙的工艺:该方法工艺简单、操作安全、成本低、重复性好，适宜规模化生产；所得花状碳酸钙分散性好；表面具有多孔结构，具有相对大的比表面积。
【附图说明】
[0015]图1为实施例1中花状碳酸钙的扫描电子显微镜照片；
[0016]图2为实施例1中花状碳酸钙的XRD图片(V:球霰石)；
【具体实施方式】
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[0017]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述:
[0018]实施例1
[0019]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0020]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0021]③量取5ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0022]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0023]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0024]实施例2
[0025]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0026]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0027]③量取1ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0028]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0029]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0030]实施例3
[0031]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0032]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0033]③量取3ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0034]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0035]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0036]实施例4
[0037]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0038]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0039]③量取7ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0040]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0041]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0042]实施例5
[0043]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0044]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0045]③量取9ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0046]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0047]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0048]实施例6
[0049]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0050]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0051 ] ③量取11ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液111置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0052]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0053]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0054]实施例7
[0055]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0056]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0057]③量取13ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0058]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0059]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
[0060]实施例8
[0061]①称取2.48g氯化钙(CaCl2)，溶于10ml蒸馏水中，置于27°C环境下，电磁搅拌lOmin得澄清透溶液I。
[0062]②称取6.172g碳酸钾(Na2C03)，溶于20ml蒸馏水中，置于27 °C环境下，电磁搅拌lOmin。得澄清透明溶液II。
[0063]③量取15ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌lOmin。
[0064]④将溶液I缓慢滴(2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于45°C环境下，电磁搅拌30min。
[0065]⑤将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持50°C，干燥12h。
【主权项】
1.一种微米级花状碳酸钙的制备方法，其特征是包括下列步骤: (1)称取1.0?5.0g氯化钙(CaCl2)，溶于5?15ml蒸馏水中，置于25?30°C环境下，电磁搅拌5?lOmin得澄清透明溶液I。 (2)称取1.0?10.0g碳酸钾(Na2C03)，溶于5?15ml蒸馏水中，置于25?30°C环境下，电磁搅拌5?lOmin,得澄清透明溶液II。 (3)量取5?15ml无水乙醇加入到溶液II中，得到透明澄清的溶液III。并将溶液III置于25?30°C环境下，电磁搅拌5?15min。 (4)将溶液I缓慢滴(1?2d/s)加到溶液III中，并将混合后的液体IV置于20?70°C环境下，电磁搅拌10?120min。 (5)将液体IV离心，得到白色沉淀，将白色沉淀用蒸馏水洗涤1?3次，再用无水乙醇洗涤1?3次，得到白色沉淀保持40?80°C，干燥6?24h。2.按权利要求1所述微米碳酸钙空心球的制备方法，其特征是:所述步骤(2)中所用的氯化钙必须为无水氯化钙。3.按权利要求1所述微米碳酸钙空心球的制备方法，其特征是:所述步骤(3)向溶液II中加入无水乙醇后，应用封口膜将反应瓶密封。4.按权利要求1所述微米碳酸钙空心球的制备方法，其特征是:所述步骤(3)中对液体IV离心进行离心时，必须保持离心机的转速在1500?1600r/min。
【专利摘要】本发明公开了一种制备具有花状碳酸钙的有混合溶剂沉淀法，包括将无水氯化钙和碳酸钠分别溶于适量的蒸馏水中，通过向碳酸钠的水溶液中加入不同体积的乙醇，改变体系的极性。在向该混合溶剂体系滴加氯化钙溶液进行沉淀反应的过程中，通过溶液体系的极性来影响碳酸钙晶体在溶液中的过饱和度，从化学反应动力学上对整个沉淀反应进行有效调控。将沉淀反应得到的碳酸钙白色固体经离心、洗涤、干燥后即可得到微米级花状碳酸钙晶体。
【IPC分类】C01F11/18
【公开号】CN105384185
【申请号】CN201410457836
【发明人】储德清, 王澳轩, 孙洪明, 王立敏, 马忠超
【申请人】天津工业大学
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2014年9月9日