[发明专利]气泡液膜法制备碳酸钙纳米粒子材料

权利要求书

1.气泡液膜法制备碳酸钙纳米粒子材料，是在气泡液膜反应器中进行，氢氧化钙水悬浮液与二氧化碳气体反应，生产疏松型的碳酸钙胶囊纳米粒子材料，其步骤是：

(一)在装有泡罩碟式搅拌器的气泡液膜反应器中，加入氢氧化钙水悬浮液(常称为浆液或灰浆)和具有表面活性剂性能的包覆剂水溶液或乳液，导入二氧化碳气体，利用泡罩碟式搅拌器的强力分散气体和液体的功能，在反应体系中产生足够量的二氧化碳气泡，全部氢氧化钙水悬浮液和包覆剂水溶液或乳液被二氧化碳气泡分隔成足够薄的液膜，气泡为分散相，液膜为连续相，形成纳米反应环境，极大地增加了氢氧化钙与二氧化碳气体之间的接触面，在液膜和气泡之间或在液膜内进行碳化反应，生成碳酸钙，成核，生长，生成碳酸钙纳米粒子；

(二)在反应体系中加入在C、S、P、Ti或Si中心原子上至少带有一个羟基(OH)的羧酸、磺酸酯、硫酸酯、磷酸酯、钛酸酯或硅酸酯中的一种、两种或两种以上作为包覆剂；或它们在反应体系中转化为相应的盐作包覆剂；或者用这些羧酸盐或无机酸酯盐为表面改性包覆剂，这些包覆剂的非极性端伸向气泡内部，极性端伸向液膜，在气泡和液膜的界面与新生成的碳酸钙纳米粒子表面结合，纳米粒子终止生长，形成包覆层，即原位包覆，生成碳酸钙胶囊纳米粒子；

(三)生成的碳酸钙胶囊纳米粒子的表面从气泡中吸附足够量的气体，形成气相界面，抑止团聚，同时阻碍水分子在纳米粒子间形成氢键桥，抑止粒子间的氢键结合，碳酸钙胶囊纳米粒子吸附了足够量气体，生成碳酸钙胶囊纳米粒子矿化泡沫产物，经陈化，分离和干燥后，制得碳酸钙胶囊纳米粒子的疏松型粉体或块体。

2.根据权利要求1所述的气泡液膜法制备碳酸钙纳米粒子材料，其特征是所用二氧化碳气体是纯净或以各种比例与氧气、氮气或其它气体的混合气体，或是二氧化碳与水反应生成物的水溶液。

3.根据权利要求1所述的气泡液膜法制备碳酸钙纳米粒子材料，其特征是产品外观为疏松粉体或块体，组成为在三维空间中，至少有一维尺寸在1nm-100nm范围内，经表面改性包覆的碳酸钙胶囊纳米粒子。

4.根据权利要求1所述的气泡液膜法制备碳酸钙纳米粒子材料，其特征是按循环式一步操作，将需要量的氢氧化钙水悬浮液和包覆剂水溶液或乳液加入气泡液膜反应器中，起动泡罩碟式搅拌器，通入二氧化碳气体，形成气泡液膜，进行碳化反应，反应浆液进入循环釜，并通过循环泵将反应浆液返回气泡液膜反应器，循环进行碳化反应，整个碳化反应期间，二氧化碳气体连续通入气泡液膜反应器，直到反应浆液的pH值为7，停止通入二氧化碳气体，反应浆液的pH值不上升为止，制得碳酸钙胶囊纳米粒子矿化泡沫，经陈化，分离，干燥后，制得碳酸钙胶囊纳米粒子的疏松型粉体或块体，根据需要，在分离前或分离后进行二次包覆、多次包覆，或添加其它助剂。

5.根据权利要求1所述的气泡液膜法制备碳酸钙纳米粒子材料，其特征是按循环式二步操作，将需要量的氢氧化钙水悬浮液加入气泡液膜反应器中，起动泡罩碟式搅拌器，通入二氧化碳气体，形成气泡液膜，进行碳化反应，反应浆液进入循环釜，并通过循环泵将反应浆液返回气泡液膜反应器，循环进行碳化反应，整个碳化反应期间，二氧化碳气体连续通入气泡液膜反应器，当碳化反应进行一定时间后，或当pH值达到需要值后，即先制备碳酸钙纳米粒子，再将需要量的包覆剂水溶液或乳液加入气泡液膜反应器，继续搅拌，进行原位包覆，生成碳酸钙胶囊纳米粒子矿化泡沫，经陈化，分离和干燥后，制得碳酸钙胶囊纳米粒子疏松型粉体或块体，根据需要，在分离前或分离后进行二次包覆、多次包覆，或添加其它助剂。