本发明专利技术涉及一种利用邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的二元复合晶型控制剂制备碳酸钙纳米晶须的方法。该制备方法采用氢氧化钙浆液为原料，以邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物为二元复合晶型控制剂，通过二氧化碳碳酸酸化法制备碳酸钙纳米晶须。该方法的特征是：利用邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的二元复合晶型控制剂，有效控制合成碳酸钙纳米晶须；将含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的滤液回收反复使用。本发明专利技术所制备的碳酸钙纳米晶须具有纯度高、长径比高、品质好等特点。此外，生产工艺方法简单，易于操作，合成周期短等优点，适合于碳酸钙纳米晶须的规模化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于文石型碳酸钙纳米晶须领域，具体涉及一种利用二元复合晶型控制剂制备碳酸钙纳米晶须的方法。技术背景碳酸钙晶须是一种白色无毒、无气味、呈蓬松状的固体粉末。根据碳酸钙晶须的不同性能，碳酸钙晶须在塑料、涂料、橡胶、建筑、汽车、电子器件等领域具有广泛的应用。迄今，碳酸钙晶须的合成方法主要有:(I)碳酸化法；(2)可溶性钙盐与碳酸盐制备法；(3)Ca(HC03)2加热分解法法；(4)尿素水解法；(5)溶胶凝胶法；(6)超重力反应结晶法；(7)电化学法等。例如，中国专利CN 1800451 A公开了一种碳酸钙晶须的制备方法，提供了一种利用水溶性高分子聚合物和稀土离子对碳酸钙晶须的控制合成和表面改性，采用水热法，通过尿素高温水解碳酸钙晶须。但是该方法操作繁琐，反应时间长，反应釜压力大，以及添加稀土离子造成原料价格昂贵等不足，所制得碳酸钙的晶须的方法不宜推广。至于CO2参与的碳酸化法，其设备简单、易操作控制和易实现工业化等优点，具有规模化工业生产的价值。在已有的碳酸化研究报道中，为了实现碳酸钙晶须的规模化控制合成，需要对于一些工艺条件进行调控，包括反应温度、搅拌速度、CO2通入速度等，特别是常常引入一些碳酸钙晶种或晶型控制剂等。常见的碳酸钙晶须晶型控制剂包括MgCl2(CN1552959A、CN 1641077A、CN 101935865A、CN 101684570A)、磷酸及可溶性磷酸盐(CN1442363A)等。虽然引入此类晶型控制剂可以实现碳酸钙晶须的规模化生产，但是文献报道中的碳酸钙晶须均为微米尺寸，未能达到纳米级别。因此，如何实现纳米尺寸的碳酸钙晶须的规模化生产，仍然是碳酸钙领域中值得研究的重点之一。
技术实现思路
本专利技术旨在利用邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的二元复合晶型控制剂的方法制备高品质的碳酸钙纳米晶须。所要解决的技术问题是提供一种增大晶须产量、操作简便、质量好的碳酸钙纳米晶须的制备方法。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案:配制邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾二元复合晶型控制剂(溶液浓度范围为0.5%?20%)，然后与氢氧化钙浆液搅拌混合。在20?90°C下通入CO2气体进行碳酸化反应。当该溶液pH达到7附近时，停止碳酸化反应。通水洗、过滤、烘干(50?120°C)等操作，即可得到碳酸钙纳米晶须产品。与已有技术相比，本专利技术的创新性体现在:1、本专利技术以邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物为二元复合晶型控制剂，成功地利用CO2碳酸酸化法合成了碳酸钙纳米晶须。2、本专利技术所得到的碳酸钙晶须具有结构和性能稳定，且具有纯度高、晶型好、长径比尚、品质好等特点。3、本专利技术反应周期短，易于操作，对反应条件要求不高，可实现碳酸钙纳米晶须的规模化工业生产。【附图说明】图1为邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾二元复合晶型控制剂(浓度为5%)制备的碳酸钙纳米晶须的扫描电镜(SEM)照片。图2为邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾二元复合晶型控制剂(浓度为10%)制备的碳酸钙纳米晶须的透射电镜(TEM)照片。图3为邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾二元复合晶型控制剂(浓度为13%)制备的碳酸钙纳米晶须的透射电镜(TEM)照片。实施例1量取2.6L精致的Ca(OH)2浆液(质量百分比浓度为10% )，放入容积为5L的不锈钢反应釜中。然后，加入含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的溶液(基于氢氧化钙完全反应所生成的碳酸钙的质量，使用量为5%)。然后，封闭反应釜，开启电动搅拌，通入CO2气体(流速为600mL min—工)，升高碳酸化温度至80°C。待料液的pH降至7左右，停止反应。接下来，通过过滤、水洗等步骤，得到的碳酸钙滤饼在110°c下烘干，即可制备碳酸钙纳米晶须产品。最后，采用扫描电镜(SEM)进行碳酸钙产品的形貌、尺寸等结构特征的测试，如图1所示。该产品具有明显的一维纳米结构特征，其直径为20?30nm，长度为400?500nm，因而具有较大的长径比15?20。实施例2量取3.9L精致的Ca(OH)2浆液(质量百分比浓度为8%)，放入容积为5L的不锈钢反应釜中。然后，加入含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的溶液(基于氢氧化钙完全反应所生成的碳酸钙的质量，使用量为10%)。然后，封闭反应釜，开启电动搅拌，通入CO2气体(流速为800mL min—工)，升高碳酸化温度至90°C。待料液的pH降至7左右，停止反应。接下来，通过过滤、水洗等步骤，得到的碳酸钙滤饼在110°c下烘干，即可制备碳酸钙纳米晶须产品。最后，采用透射电镜(TEM)进行碳酸钙产品的形貌、尺寸等结构特征的测试，如图2所示。该产品具有明显的一维纳米结构特征，其直径为20?30nm，长度为250?300nm，因而具有较大的长径比10?20。实施例3量取4.1L精致的Ca(OH)2浆液(质量百分比浓度为12%)，放入容积为5L的不锈钢反应釜中。然后，加入含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的溶液(基于氢氧化钙完全反应所生成的碳酸钙的质量，使用量为13%)。然后，封闭反应釜，开启电动搅拌，通入CO2气体(流速为1200mL min-1)，升高碳酸化温度至85°C。待料液的pH降至7左右，停止反应。接下来，通过过滤、水洗等步骤，得到的碳酸钙滤饼在110°c下烘干，即可制备碳酸钙纳米晶须产品。最后，采用透射电镜(TEM)进行碳酸钙产品的形貌、尺寸等结构特征的测试，如图3所示。该产品具有明显的一维纳米结构特征，其直径为20?40nm，长度为250?500nm，因而具有较大的长径比10?25。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.一种碳酸钙纳米晶须的制备方法，包括在二元复合晶型控制剂存在下，选取氢氧化钙浆液和二氧化碳反应，其中二元复合晶型控制剂为邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物，其特征在于:以氢氧化钙浆液为原料，与二元复合晶型控制剂(邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物)按适当比例混合后，在一定温度下通入二氧化碳(CO2)气体进行碳酸化反应，反应结束后进行过滤，含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的滤液回收反复使用，滤饼经水洗、烘干得到碳酸钙纳米晶须。2.根据权利要求1所述的碳酸钙纳米晶须的制备方法，包括碳酸化反应;过滤和干燥等单元过程，其特征在于: (1)将二元复合晶型控制剂与氢氧化钙浆液搅拌混合;在一定温度下通入CO2气体进行碳酸化反应;使用pH计监控反应体系的pH变化。 (2)反应结束后，将碳酸钙产物进行过滤，用水洗涤，最后通过气流烘干即可得到碳酸钙纳米晶须产品。 (3)含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的滤液回收反复使用。3.根据权利要求1或2所述的利用邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物为二元复合晶型控制剂制备碳酸钙纳米晶须的方法，其特征在于该混合晶型控制剂的使用量为0.5%?20% (基于氢氧化钙完全反应所生成的碳酸钙的质量)。其中，邻苯二甲酸氢钾的使用范围为0.5%?20%，硫酸钾的使用范围为0.5%?20%。4.根据权利要求1或2所述的利用邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物为二元复合晶型控制剂制备碳酸钙纳米晶须的方法，其特征在于碳酸化反应过程中搅拌速度为100?2200转/分。5.根据权利要求1或2所述的利用邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种碳酸钙纳米晶须的制备方法，包括在二元复合晶型控制剂存在下，选取氢氧化钙浆液和二氧化碳反应，其中二元复合晶型控制剂为邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物，其特征在于：以氢氧化钙浆液为原料，与二元复合晶型控制剂(邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的混合物)按适当比例混合后，在一定温度下通入二氧化碳(CO2)气体进行碳酸化反应，反应结束后进行过滤，含有邻苯二甲酸氢钾与硫酸钾的滤液回收反复使用，滤饼经水洗、烘干得到碳酸钙纳米晶须。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈祥迎，葛坤玉，
申请(专利权)人：常州合肥工业大学研究院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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