[发明专利]一种快速大量制备无定形碳酸盐矿物的方法

说明书

技术领域

本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种快速大量制备无定形碳酸盐矿物的制备方法。

背景技术

近年来，无定形矿物被认为是许多结晶矿物的重要前驱体。例如，无定形碳酸钙在生物矿化过程中发挥了重要作用，它可以作为前驱体进一步合成制备具有良好力学性能的复杂晶体结构，此外，合成的无定形碳酸钙在光学，生物医学和工业领域都具有广泛用途，可以作为抗癌药物的纳米反应器，也可以用于水处理领域。

然而目前无定形碳酸盐矿物的制备方法上，还存在诸多问题。例如，目前大多数已报道的方法通常都需要添加稳定剂，产物不够纯净。例如《纳米尺度》（Nanoscale, 2010, 2, 2358-2361）曾报道过用镁离子作为稳定剂制备无定形碳酸钙，《先进材料》（Adv. Mater., 2008, 20, 3633-3637）曾报道用聚丙烯酸作为稳定剂制备无定形碳酸钙，《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc., 2010, 132, 17859-17866）曾报道用二氧化硅作为保护壳制备无定形碳酸钙。另一方面，直接混合钙和碳酸盐的水溶液制备的无定形碳酸钙则十分不稳定，其容易在短时间内结晶，该制备方法的可重复性较差（《先进功能材料》Adv. Funct. Mater., 2013, 23, 1575-1585）。此外，也有报道通过从钙盐水溶液中水解碳酸二甲酯制备无定形碳酸钙（《先进材料》Adv. Mater., 2004, 16, 996-1000），或者通过气体扩散进入钙盐的乙醇溶液（《化学通讯》Chem. Commun., 2013, 49, 9564-9566），以及通过从饱和碳酸钙水溶液进行冷冻干燥的方法制备（《化学通讯》Chem. Commun., 2013, 49, 3134-3136），但是上述方法均有耗时长或产量低的缺点。

对于上述问题，本发明提出一种快速大量制备纯净无定形碳酸盐矿物的通用方法。利用快速扩散和高压二氧化碳在乙醇中的高溶解度，以及利用乙醇对于无定形矿物的稳定作用，开发了一种用于大规模制备稳定和无添加剂的无定形碳酸盐矿物纳米颗粒的超快方法。制备过程中所用的介质为乙醇，制备过程简便绿色环保无污染，制备条件相对宽松，适合大批量、规模化生产以及具备广泛的商业应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可快速大量制备纯净无定形碳酸盐矿物的方法。其制备方法快速高效，可以实现大规模工业生产制备。

本发明提出的快速大量制备无定形碳酸盐矿物的制备方法，具体来说，是利用高压二氧化碳在乙醇中的高溶解度，可以实现快速扩散与反应，以及利用乙醇对于无定形矿物的稳定作用，从而实现快速大规模制备无定形碳酸盐矿物。

本发明提出的快速大量制备无定形碳酸盐矿物的制备方法，具体步骤为：

（1）配制0.2~50 mL的0.001~20 mol∙L^-1的氯化钙或氯化镁或氯化锶或它们的混合物的水溶液，与10~1000 mL的乙醇混合；

（2）再向混合溶液中加入0.01~10 mL的25 wt%氨水溶液；

（3）混合溶液放入高压反应釜中，通入二氧化碳，气压达到1~15 MPa 后保持1~30 分钟；

（4）取出所得到的混合溶液，其中的白色沉淀通过离心进行洗涤并干燥。

本发明中，所述原料是氯化钙或氯化镁或氯化锶或它们的混合物的水溶液。

本发明中所制备得到的碳酸盐，具有无定形特征。

本发明操作过程方便，生产周期短，生产成本较低，易于批量化生产；而且普适性强，其中的原料碱金属盐可以任意选择，所制备得到的无定形碳酸盐矿物具有广阔的工业化应用前景。

附图说明

图 1为CaCO₃, MgCO₃, SrCO₃, Ca_xMg_y(CO₃)_z 和 Ca_xSr_y(CO₃)_z的X射线衍射结果。

具体实施方式

以下通过实施例进一步详细说明本发明的一种快速大量制备无定形碳酸盐矿物的制备方法。然而，该实施例仅仅是作为提供说明而不是限定本发明。

实施例 1