[发明专利]一种水合及无水多级多孔硼酸钙微球的低温水热-热转化合成方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种水合及无水多级多孔硼酸钙微球的低温水热-热转化合成方法，属于无机化工工艺技术领域。

背景技术

近年来，三维多级多孔材料因其结构独特、比表面积大、密度小等优点已广泛应用于电化学、有机催化、污水处理等领域而备受科研工作者青睐。然而，三维多级多孔材料目前主要利用水热法和溶剂热法合成，而水热法往往需要向反应体系中加入模板剂或诱导剂辅助其生长，但是模板剂/诱导剂的加入不仅会带来繁琐的后续处理过程，易造成产品污染，而且去除模板剂的同时容易造成三维结构的坍塌破坏，严重影响产品应用价值；溶剂热法将有机溶剂作为反应介质，其沸点较低，且大部分有机溶剂对人体健康有害，后处理过程中产生的废水易造成水体污染。

硼及其化合物在我国矿藏丰富且用途广泛，硼酸盐矿物种类繁多，由于其多变的组成及其在众多领域内的独特性能及潜在应用受到了越来越多的关注。其中硼酸钙可广泛应用为阻燃剂、抗磨添加剂以及光学器件基质材料。[掺钕硼酸钙氧钇晶体微片自倍频绿光激光器，发明专利，公开号：CN101237119A；一种改性纳米硼酸钙润滑油添加剂的制备方法，发明专利，公开号：CN103332701A；一种纳米级硼酸钙及其用途，发明专利，公开号：CN101239725A]；最近，黄彦林等人发现硼酸钙可作为一种优良的生物活性材料[一种硼酸钙生物材料、制备方法及其应用,发明专利，公开号：CN103755325A]，具有较好的应用前景。对于具有特定三维形貌的硼酸钙纳米材料除刘志宏等报道一种以PEG-300为表面活性剂合成得到椭圆形4CaO?5B₂O₃?7H₂O微球外，其他硼酸钙相关的三维多级材料的合成及应用尚鲜有报道。本发明提供了一种水合硼酸钙(Ca₄B₁₀O₁₉?7H₂O)微球及无水多级多孔硼酸钙(Ca(BO₂)₂)微球的低温水热-热转化合成方法，不仅条件温和，操作简单，而且无需额外添加剂，利用水热产物后续煅烧过程中结晶水脱除制得多级多孔结构。

本课题组此前在硼酸镁一维纳米材料的合成中积累了丰富经验[向兰，朱万诚，朱慎林，一种硼酸镁晶须的水热合成制备方法，中国专利ZL200610113032.8；朱万诚，王汝国，朱山林，张琳琳，张强，一种无孔高结晶硼酸镁纳米晶须的绿色水热合成方法.发明专利，公开号：CN103774208A]，最近本课题组报道了一种三维硼酸镁超结构的离子热合成方法[朱万诚，张照强，于游，王汝国，张琳琳，朱林，张强，一种微球状多孔碱式硼酸镁及硼酸镁纳米超结构的离子热合成方法.发明专利，公开号：CN104140112A]。基于课题组对硼酸盐的认知，同时对硼酸钙的合成也作出一定的努力[ Shortbelt-like Ca₂B₂O₅?H₂O nanostructures: Hydrothermal formation, FT-IR, thermal decomposition, and optical properties. Journal of Crystal Growth, 2011, 332: 81–86. Hierarchical laminar superstructures of rhombic priceite (Ca₄B₁₀O₁₉?7H₂O): Facile hydrothermal synthesis, shape evolution, optical, and thermal decomposition properties. Cryst. Growth Des. 2011, 11:2935-2941]。本发明将进一步拓展我国硼资源的开发利用，同时为其他类硼酸盐三维材料的合成提供借鉴。

发明内容