碳酸鈣主要有3種晶型結構:方解石、文石和球霰石。其中,熱力學穩定晶型為方解石,最不穩定的是球霰石型碳酸鈣。但由于球霰石特殊的球狀結構,具有比表面積高、孔隙率大等優點,球型碳酸鈣的制備已成為一個研究熱點。研究發現通過添加某些晶型調控劑能制備得到穩定的球霰石型碳酸鈣。
常用的球霰石制備方法有2種:CO2-Ca(OH)2碳化法與Ca2+-CO32-復分解法。由于碳化法的速率取決于CO2在水中低的溶解速率,導致碳化法獲得的球霰石產率不高。復分解法因其產率高、反應簡單易行而受到廣泛關注,但常需要添加晶型調控劑以穩定其晶型和形貌。其中,可溶性晶型調控劑對碳酸鈣晶型、形貌和尺寸等有調控作用。
可溶性晶型調控劑主要包括可溶性的小分子、高分子和水溶性表面活性劑等。
譚婷婷等以可溶性小分子硼酸為晶型調控劑,采用復分解反應制備了方解石型球形碳酸鈣,發現硼酸對碳酸鈣的形貌、晶型、粒徑等有較大的影響。
王君等以表面活性劑羧甲基纖維素鈉(CMC)為晶型調控劑獲得了微米級碳酸鈣微球,發現CMC的加入對碳酸鈣微球的形貌、孔徑、比表面積、表面電荷等有顯著的影響。
張曉蕾等和鄭天文等以高分子聚丙烯酸(PAA)和水溶性表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)組成的復合晶型調控劑,利用復分解法制備出高球霰石含量的碳酸鈣微球。
丁紅霞等采用高分子聚乙烯醇(PVA)和十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)組成的復合晶型調控劑獲得球狀及花狀的球霰石。
基于仿生合成的生物高分子晶型調控劑也受到大量學者的關注,研究較多的有蛋白質和多糖類。常見的多糖如葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉和糊精等均對碳酸鈣的形貌及晶型具有一定的影響,王農等以蔗糖、葡萄糖和可溶性淀粉作為晶型調控劑,采用碳化法獲得粒徑約為50nm的立方形納米碳酸鈣。
張娟發現可溶性淀粉和糊精兩種晶型調控劑可以促進球霰石碳酸鈣的形成。張慧等證實在可溶性淀粉調控下可以得到粒徑約為4μm的球霰石碳酸鈣,但尚未發現孔狀結構,也尚未探討工藝條件對碳酸鈣形貌及晶型的影響規律。
胡彩霞等利用簡單易行的復分解反應,以氯化鈣和碳酸鈉為合成試劑,以可溶性淀粉(SS)為晶型調控劑,成功制備了粒徑為4~5μm的多孔球霰石碳酸鈣。最佳制備工藝條件:SS添加量為0.5g,滴加速度為1.5mL/min,氯化鈣與碳酸鈉的物質的量比為1∶1。
資料來源:《胡彩霞,胡辰鑫,彭劍龍,鐘星.以可溶性淀粉為晶型調控劑制備多孔球形碳酸鈣[J].無機鹽工業,2021,53(05):51-55》,由【粉體技術網】編輯整理,轉載請注明出處!
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