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碳酸钙家族的神秘成员——多孔碳酸钙

墨玉
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楼主 发表于:2018-08-01 08:39:43
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碳酸钙材料生产工艺简单、原材料丰富、应用性能优良,是重要的无机化工产品,被广泛应用在多个工业领域,如橡胶、造纸、塑料、涂料等行业。但我国却不是碳酸钙的生产强国,尤其是在多孔、超细、功能性碳酸钙等方面仍以进口为主。近几年对多孔碳酸钙的研究也开始成为一大热点。


国内外研究现状


国外最早开始研究多孔碳酸钙的国家是日本。


1993年,日本兴和化学工业株式会社通过高温煅烧重质碳酸钙粒子制得多孔碳酸钙用作填充料和食品添加剂等。


1995年,日本MARUO钙有限责任公司在低温15-30℃条件下,通过碳酸钙与磷酸化合物反应制备多孔碳酸钙,该方法成本较低。


1996年,日本的Kond的专利中将CO2气体通入氢氧化钙溶液中制备出具有良好的吸油、吸水性能的多孔碳酸钙。


此后,国外学者对多孔碳酸钙的研究方向转到应用方面。因为其优异的吸附能力,大多数研究者对其研究的焦点集中于负载药物方面,或者在环境方面作为吸附剂使用。


国内则更注重制备新方法的研究,研究目的在于获得更大的比表面积和更规则的粒径分布,研究成果还未得到工业应用。


多孔碳酸钙的制备方法


模板法



模板法主要分为软、硬模板法两种,在多孔碳酸钙的制备过程中主要以软模板法为主。


软模板法制备的碳酸钙形貌特征图


乳状液膜法


乳状液膜法是将两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成乳液,在微泡中经成核、聚结、团聚、热处理后得到纳米粒子。



乳状液膜法制备的碳酸钙形貌特征图:采用季铵盐表面活性剂制备得到微乳液,并添加氯化镁得到文石晶型的碳酸钙,其结构外形如图中(d)、(e)所示


溶剂/水热法


以溶剂/水作为溶剂在高温高压下进行反应,从而实现沉淀、结晶、合成等操作,是纳米材料制备常用的方法之一。


溶液/水热法制备的碳酸钙微粒形貌图


共沉淀法


共沉淀法是指在电解质溶液中加入合适的沉淀剂,继而反应生成粒度小、分散均匀的沉淀。该方法因其原理简单、操作便捷而深受材料制备者的喜爱。



牛血清蛋白作为添加剂,同时采用乙二醇、甘油作为助溶剂,碳酸钠和氯化钙为原料,采用共沉淀的方法制备得到了近球形多孔碳酸钙微粒。


凝胶结晶法


凝胶结晶法是一种获得低溶解度化合物晶体的方法,但该方法还处于开发研究阶段,技术并不完全成熟。


凝胶结晶法制备的碳酸钙 SEM 图


2018年多孔碳酸钙的高端应用迎来好消息


中科院合肥研究所研制出一种以多孔碳酸钙为载体的纳米缓释农药,可显著提高农药利用率、减少农药用量、降低农药引发的农业面源污染,对于实施乡村振兴战略具有重要意义。



以可溶性淀粉为模板,采用共沉淀法合成出多孔碳酸钙微球,并以此为载体研制出纳米缓释农药。该农药表现出良好的缓释行为,可以有效控制农药分子在环境中的迁移,提高农药利用率,降低农药对环境的污染风险。该技术具有成本低、效率高、环境友好等优势,为农药减施增效提供了有效技术支撑,为培育环保农药新产业提供了新途径。


我国对多孔碳酸钙的研究也逐渐从集中在其制备技术向实际应用发展,未来还会有更多的关于多孔碳酸钙的高端应用。碳酸钙一直是被我们大材小用的一种材料,希望更多的研究者关注多孔碳酸钙的高端应用,提高碳酸钙的利用价值。



a18959090176
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a18959090176 发表于:2018-09-28 16:20:49
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jinanpack
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jinanpack 发表于:2018-12-11 13:45:54
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