[发明专利]一种无定形碳酸钙的合成方法

说明书

本发明公开了一种无定形碳酸钙的合成方法，按照如下步骤进行：(1)溶液A的配制：将水溶性钙盐溶于去离子水中，然后加入离子型表面活性剂，形成溶液A，其中水溶性钙盐与离子型表面活性剂的摩尔比为1：1～100：1；(2)溶液B的配制：将水溶性碳酸盐或碳酸氢盐溶于去离子水中，并调节溶液pH值在11～13，形成溶液B；(3)将步骤(1)中的溶液A与步骤(2)中的溶液B置于‑5～5℃冷藏40～60分钟；然后将冷藏后的的溶液A和溶液B迅速混合，搅拌5～60秒，再进行离心分离、洗涤和干燥，即得无定形碳酸钙。本发明的合成方法具有操作简单、原料廉价易得、反应速率快且无需复杂昂贵仪器装置等优点。

(一)技术领域

本发明涉及化学工程及材料工程技术领域,尤其涉及一种无定型碳酸钙的合成方法。

(二)背景技术

在自然界中，碳酸钙共有六种晶型，其中包括三种无水晶型：方解石(calcite)、文石(aragonite)和球霰石(vaterite)；三种含水晶型：无定形碳酸钙(amorphous calciumcarbonate)、一水碳酸钙(calcium carbonate monohydrate)和六水碳酸钙(calciumcarbonate hexahydrate)。这六种碳酸钙中，除无定形碳酸钙ACC外，其余五种皆为结晶态。在标准条件下，方解石和文石具有相近的热力学稳定性，在生物和地质领域中都较为常见。球霰石相比方解石和文石处于亚稳态，在自然界中很少出现，只在某些生物矿化结构中检测出少量，还未在地质领域中出现过。一水碳酸钙在生物体中的存在则更为稀少，六水碳酸钙还未在生物体内被发现过。由于无定形碳酸钙在与其他结晶态的碳酸钙共存时往往容易被忽略，因此无定形碳酸钙ACC在自然界中的存在可能比认知中更为广泛。

无定形材料包括无定形磷酸钙、无定形碳酸钙、二氧化硅等，这些材料在生物矿化中起着重要的作用。生命体能够利用这些材料构筑出各种无机或无机－有机杂化材料，以实现其不同的功能，例如保护、支撑、重力感应等。无定形碳酸钙的溶解度是六种碳酸钙相中最大的，密度却是六种中最小的，因此较难沉积。并且，无定形碳酸钙在水溶液中极不稳定，将迅速向溶解度更小的结晶型碳酸钙转变，这也导致对无定形碳酸钙的研究较结晶态碳酸钙来的困难。

近年来，有研究发现无定形碳酸钙在生物矿化过程中起着更为重要的作用，在相转变过程中直接参与控制了结晶态的排列和取向。相较于结晶态碳酸钙，无定形碳酸钙由于其各向同性和可塑性的特点，可以被塑造成各种形状，然后转化为相应形状的结晶态碳酸钙。由于碳酸钙生物矿物具有一些特殊的性质，例如它的硬度、强度和韧性等机械性能比大多数的复合陶瓷材料都要出色，因此，对生物矿化材料的研究受到了学者们的广泛关注，其中作为前体的无定形碳酸钙更是研究的热点。