[发明专利]有机溶剂诱导获得具有纳米孔结构的无定形碳酸钙颗粒的制备方法

说明书

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种有机溶剂诱导获得具有纳米孔结构的无定形碳酸钙颗粒的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定浓度的碳酸钠溶液和氯化钙溶液分别降至一定温度；(2)六水碳酸钙的制备：将氯化钙溶液快速加入到碳酸钠溶液中，让混合溶液置于一定温度下进行反应，得到六水碳酸钙晶体；(3)纳米孔结构的晶体状无定形碳酸钙的制备：将得到的六水碳酸钙晶体加入到有机溶剂中搅拌一定时间，即得到了具有纳米孔结构的晶体状无定形碳酸钙。本发明通过机溶剂诱导的方法制备除了具有纳米孔结构的晶体状无定形碳酸钙颗粒，反应条件温和，操作简单，制备周期短，重复性好，制备的无定形碳酸钙存在纳米孔结构，具有较大的比表面积。

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种有机溶剂诱导获得具有纳米孔结构的无定形碳酸钙颗粒的制备方法。

背景技术

碳酸钙是自然界中存在最广泛的矿物之一，它不仅被大量应用于工业生产，还在生物矿化过程中起着至关重要的作用。经过长时间的研究，目前已知的碳酸钙共有6种晶型，分别是方解石、文石、球霰石、一水碳酸钙、六水碳酸钙以及半水碳酸钙，除此之外，碳酸钙还以一种热力学不稳定的无定形状态存在于一些生物体内，相较于碳酸钙晶体，无定形碳酸钙(ACC)高度可溶并且各向同性，是生物体中重要的矿化前驱体和储钙物质。生物矿化过程中，这些ACC在蛋白质等的调控下在合适的矿化位点上形成生物矿物，而这种由ACC到晶态碳酸钙的矿化策略，确保了一些生物体能够十分精细的控制合成复杂多级结构和优异性能的矿物来适应环境。为了更加深入了解生物矿化的机理和更好的仿生合成材料，ACC也因此受到了广泛的研究。

由于ACC无法稳定存在于水溶液中，现阶段的很多研究都集中在使用不同方法制备稳定的ACC，来更好理解生物矿化过程，常见的方法也都是模拟生物体内矿化过程，在ACC从其饱和盐溶液沉淀析出过程中加入稳定剂，如镁离子或者聚天冬氨酸、聚丙烯酸等有机大分子，来阻止ACC的结晶。但是这一类方法合成的ACC一般都为球形纳米颗粒。很难到复杂形貌的大尺度的粒子。使用有机溶剂使碳酸钙晶体失水制备具有多级复杂结构的ACC更是未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有机溶剂诱导获得具有纳米孔结构的无定形碳酸钙颗粒的制备方法，其反应条件温和，操作简单，实验周期短，实验重复性好，容易大规模制备。

本发明实现目的所采用的方案是：

一种有机溶剂诱导获得具有纳米孔结构的无定形碳酸钙颗粒的制备方法，包括以下步骤：

(1)将一定浓度的碳酸钠溶液和氯化钙溶液分别降至一定温度；

(2)六水碳酸钙的制备：将步骤(1)中的氯化钙溶液快速加入到碳酸钠溶液中，让混合溶液置于一定温度下边搅拌边反应，把反应后的溶液进行抽滤，得到六水碳酸钙晶体；

(3)纳米孔结构的晶体状无定形碳酸钙的制备：将得到的六水碳酸钙晶体加入到有机溶剂中搅拌一定时间，将反应后的溶液抽滤，即得到了具有纳米孔结构的晶体状无定形碳酸钙。

优选地，所述步骤(1)中，碳酸钠溶液和氯化钙溶液的温度均为0～4℃。

优选地，所述步骤(2)中，混合溶液中钙离子和碳酸根粒子浓度相同，均为10～40mmol/L。

优选地，所述步骤(2)中，反应体系温度为0℃～4℃；搅拌速率为200～800r.p.m；反应时间为1～1.5h。

优选地，所述步骤(3)中，有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮中的任意一种。

优选地，所述步骤(3)中，搅拌速率为200～1000r.p.m，搅拌反应时间为15min～2h。

优选地，所述步骤(3)中，六水碳酸钙晶体与有机溶剂的质量体积比为1g：(100～500)mL。