[发明专利]单分散的具有多孔多晶结构的仿生花粉状碳酸钙纳米材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种单分散的具有多孔多晶结构的仿生花粉状碳酸钙纳米材料及其制备方法，该碳酸钙纳米材料是一种表面凹凸不平并且类似自然界中花粉或者病毒形貌的碳酸钙纳米材料，纳米颗粒尺寸：长150‑550nm，宽80‑150nm，比表面积为60‑170m²/g，所述碳酸钙纳米材料上具有尺寸在2‑10nm之间的介孔。与现有技术相比，本发明制备过程操作简易，不需要额外的复杂条件，无需动力搅拌，静态放置就可以发生反应，而且其实用的原料便宜易得，从而使材料的制备成本相对较低，而且制备的碳酸钙可以用作塑料改性、生物医药载体等多种用途。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，具体涉及一种单分散的具有多孔、多晶结构的仿生花粉状碳酸钙纳米材料及其制备方法。

背景技术

碳酸钙是一种重要的无机填料，具有价格低廉、无毒、无刺激性、色泽好、白度高等优点，已经被广泛应用于橡胶、塑料、造纸、食品等行业，作为一种优质填料和白色颜料，碳酸钙在精细化工中的用量逐年上升。纳米碳酸钙是20世纪80年代发展起来的一种新型超细化固体材料，其粒径在1～100nm之间，是一种新型高档功能性无机材料，表现出产品的广泛适用性和旺盛的市场需求。纳米碳酸钙应用性能的主要取决于其化学组成、形态特征、粒度大小和分散程度等。其中,碳酸钙粒子的粒度分布和分散程度是一个非常重要的因素。只有粒度分布均一且分散程度好的纳米碳酸钙材料，其具有纳米效应才得以充分体现，产品更好的应用性能和科技附加值，因此，制备分散性良好的形貌规则的纳米碳酸钙已成为纳米材料行业开发的热点。近几年由于碳酸钙基材料具有优异的生物相容性，它们在生物医药领域的应用受到越来越多的研究者重视。纳米碳酸钙可用于抗生素的生产，在胃药和止痛药中也有一定的药理作用。此外纳米碳酸钙还可以作为性能优异的药物载体，涉及到疾病治疗及靶向载药等。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种单分散的具有多孔多晶结构的仿生花粉状碳酸钙纳米材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种单分散的具有多孔多晶结构的仿生花粉状碳酸钙纳米材料，其特征在于，该碳酸钙纳米材料是一种表面凹凸不平并且类似自然界中花粉或者病毒形貌的碳酸钙纳米材料，纳米颗粒尺寸：长150-550nm，宽80-150nm，比表面积为60-170m²/g，所述碳酸钙纳米材料上具有尺寸在2-10nm之间的介孔。

本发明提出的单分散的具有多孔、多晶结构、仿生花粉状碳酸钙纳米材料的制备方法其特征在于首先将前驱体钙盐和碱溶解于有机溶剂中，再将二氧化碳通过可分解碳酸盐或者碳酸氢盐的分解缓慢引入，经过气相和液相界面发生的沉淀反应过程，得到单分散的多孔、多晶仿生花粉状碳酸钙纳米材料。具体步骤如下：

(1)将一定量的前驱体钙盐和碱溶解在有机溶剂中，通过在超声分散或磁力搅拌得到澄清混合溶液，用密封薄膜将上述溶液的容器A密封，并在密封薄膜上留下若干小孔；

(2)将易分解的碳酸盐放置于容器B，同时将其用密封薄膜封口并扎孔；

(3)将容器A和容器B置于大体积的容器C中，同时在大容器C中放置一定量的吸水硅胶并且将其封口，接下来静置放置直至容器A中溶液产生白色沉淀，然后将所得沉淀经离心分离和洗涤后，即得到具有多孔、多晶结构的仿生花粉状碳酸钙纳米材料。

本发明中，钙盐在碱的存在下缩聚反应生成氢氧化钙溶胶，氢氧化钙再与由碳酸盐或者碳酸氢盐分解产生的二氧化碳反应生成具有多孔、多晶结构、仿生花粉状碳酸钙纳米棒材料。

所述的有机溶剂为液态直链烷基醇或者其异构体醇类、液态的直链烷烃或环烷烃类、液态的有机烯烃类、芳香烃类、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、乙醚中的一种或几种；所述的有机溶剂是乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、苯甲醇、乙醚、己烷、环己烷、苯、甲苯、二甲苯、三氯甲烷、乙醚中的一种或几种。