一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法，首先制备碳球模板备用，将表面活性剂溶于去离子水中形成溶液，加入碳球模板形成分散液，将钙盐溶于去离子水中形成溶液，加入到上述分散液中，超声结束后置于恒温水浴中，搅拌后离心洗涤并干燥，将得到的产物研磨后在空气气氛中以1‑5℃/min的升温速率升温至450‑500℃煅烧2h，然后自然冷却至室温即制得具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。本发明专利技术制得的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料具有较大的比表面积及更多的活性位点，使其在重金属离子去除、药物负载及催化剂等方面具有很好的应用前景。

A preparation method of calcium carbonate nano-and micro-materials with multi-core nested structure

The invention discloses a preparation method of calcium carbonate micro-nano material with multi-core nested structure. Firstly, carbon sphere template is prepared for reserve, surfactant is dissolved in deionized water to form a solution, carbon sphere template is added to form a dispersion solution, calcium salt is dissolved in deionized water to form a solution, which is added to the dispersion solution. After ultrasound, it is placed in a constant temperature water bath and centrifugally washed after stirring. After polyester and drying, the product was ground and calcined at 450 500 C for 2 hours at a heating rate of 1 5 C/min in air, then cooled to room temperature to prepare calcium carbonate micro-nanomaterials with multi-core nested structure. The prepared calcium carbonate micro-nano material with multi-core nested structure has larger specific surface area and more active sites, which has good application prospects in heavy metal ion removal, drug loading and catalyst, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法
本专利技术属于无机纳米功能材料的合成
，具体涉及一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法。
技术介绍
随着现代科学技术的快速发展，具有核壳结构的微纳米材料因其独特的性质，例如：小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应、介电限域效应等特征，被广泛研究，在世界范围内的科学界以及工商界都引起了广泛的重视并在催化、能源储存、药物负载与控制释放等方面被广泛应用。多核材料以其独特的结构和性能如更为精细复杂的形貌结构具有更高的比表面积、更多的活性位点等优异性，被视为最具有发展前景的微纳米材料之一。对于多核嵌套结构的微纳米材料，由于其复杂的内部结构及分级的孔结构，使其在作为吸附剂方面极具应用潜力。另一方面，碳酸盐矿物在除去重金属应用中，由于离子交换及表面沉淀机制而有着较好的移除效率。另外这种材料在储氢、储能等方面也极具潜力。因此，制备具有多核嵌套结构的微纳米材料更是现在科研工作者的目标。然而，由于多核嵌套结构微纳米材料本身结构的复杂性和难控性，目前国内外对其报道的文献少之又少。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供了一种工艺简单、绿色环保且成本低廉的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法，该方法通过简便的合成路线制备出比表面积大、选择性好且吸附性能优良的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得碳球模板备用；步骤S2：将2-12mmol表面活性剂溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌5-20min后加入0.1-1g步骤S1得到的碳球模板，继续搅拌5-30min后超声10-50min，所述的表面活性剂为SDS、PEG2000、PEG4000或PEG6000；步骤S3：将0.01-0.1mol钙盐溶于去离子水中形成溶液，搅拌5-20min后加入到步骤S2得到的分散液，继续搅拌5-30min后超声10-50min，超声结束后置于30-80℃的恒温水浴中，搅拌6-8h后离心洗涤，再于80℃干燥12h，所述的钙盐为氯化钙、硫酸钙、乳酸钙或柠檬酸钙；步骤S4：将步骤S3得到的产物研磨后在空气气氛中以1-5℃/min的升温速率升温至450-500℃煅烧2h，然后自然冷却至室温即制得具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。本专利技术所述的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料中多核的核数为2-3个，多核是由纳米小颗粒自组装而成的，该具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的平均粒径为3-4μm。本专利技术所述的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料在重金属吸附去除中的应用，该具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料作为吸附剂所能达到的对重金属铅离子的最大吸附量为4125mg/g。本专利技术具有以下有益效果：（1）本专利技术实验过程简单，条件温和，环境友好；（2）本专利技术制备成本低，制得产品的形貌结构可控，为了加大碳球对钙盐的吸附，加入了一定量的表面活性剂使其在煅烧条件下更易自组装生成多核结构；（3）本专利技术制得的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料具有较大的比表面积及更多的活性位点，使其在重金属离子去除、药物负载及催化剂等方面具有很好的应用前景。附图说明图1是本专利技术实施1制得的多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的TEM图。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例1步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得平均粒径为5μm的碳球模板备用；步骤S2：将2mM表面活性剂SDS溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌5min后加入0.1g步骤S1得到的碳球模板，继续搅拌10min后超声10min；步骤S3：将0.01mol氯化钙溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌10min后加入到步骤S2得到的分散液，继续搅拌10min后超声10min，超声结束后置于30℃的恒温水浴中，搅拌6h后离心洗涤，再于80℃干燥12h；步骤S4：将步骤S3得到的产物研磨后在空气气氛中以1℃/min的升温速率升温至450℃煅烧2h，然后自然冷却至室温即制得具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。图1是本实施例制得的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的TEM图，由图可知制得的具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料中多核的核数为3个，多核是由纳米小颗粒自组装而成的，该具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的平均粒径为3-4μm，将其用于吸附重金属离子的实验中，该具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料作为吸附剂所能达到的对重金属铅离子的最大吸附量为4125mg/g。实施例2步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得平均粒径为5μm的碳球模板备用；步骤S2：将4mM表面活性剂SDS溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌5min后加入0.2g步骤S1得到的碳球模板，继续搅拌10min后超声20min；步骤S3：将0.025mol氯化钙溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌15min后加入到步骤S2得到的分散液，继续搅拌10min后超声10min，超声结束后置于40℃的恒温水浴中，搅拌6h后离心洗涤，再于80℃干燥12h；步骤S4：将步骤S3得到的产物研磨后在空气气氛中以1℃/min的升温速率升温至450℃煅烧2h，然后自然冷却至室温即制得具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。实施例3步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得平均粒径为5μm的碳球模板备用；步骤S2：将6mM表面活性剂SDS溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌5min后加入0.4g步骤S1得到的碳球模板，继续搅拌15min后超声30min；步骤S3：将0.04mol硫酸钙溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌10min后加入到步骤S2得到的分散液，继续搅拌10min后超声10min，超声结束后置于50℃的恒温水浴中，搅拌6h后离心洗涤，再于80℃干燥12h；步骤S4：将步骤S3得到的产物研磨后在空气气氛中以3℃/min的升温速率升温至450℃煅烧2h，然后自然冷却至室温即制得具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。实施例4步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得平均粒径为5μm的碳球模板备用；步骤S2：将8mM表面活性剂PE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得碳球模板备用；步骤S2：将2‑12mmol表面活性剂溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌5‑20min后加入0.1‑1g步骤S1得到的碳球模板，继续搅拌5‑30min后超声10‑50min，所述的表面活性剂为SDS、PEG2000、PEG4000或PEG6000；步骤S3：将0.01‑0.1mol钙盐溶于去离子水中形成溶液，搅拌5‑20min后加入到步骤S2得到的分散液，继续搅拌5‑30min后超声10‑50min，超声结束后置于30‑80℃的恒温水浴中，搅拌6‑8h后离心洗涤，再于80℃干燥12h，所述的钙盐为氯化钙、硫酸钙、乳酸钙或柠檬酸钙；步骤S4：将步骤S3得到的产物研磨后在空气气氛中以1‑5℃/min的升温速率升温至450‑500℃煅烧2h，然后自然冷却至室温即制得具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有多核嵌套结构的碳酸钙微纳米材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：取6g果糖溶解于50mL二次水中，磁力搅拌20min后转入100mL聚四氟乙烯反应釜中，以5℃/min的速率升温至180℃并保持15h，然后自然冷却至室温，离心洗涤后干燥制得碳球模板备用；步骤S2：将2-12mmol表面活性剂溶于30mL去离子水中形成溶液，搅拌5-20min后加入0.1-1g步骤S1得到的碳球模板，继续搅拌5-30min后超声10-50min，所述的表面活性剂为SDS、PEG2000、PEG4000或PEG6000；步骤S3：将0.01-0.1mol钙盐溶于去离子水中形成溶液，搅拌5-20min后加入到步骤S2得到的分散液，继续搅拌5-30min后超声10-50min，超声结束后置于30-80℃的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马晓明，孟丽丽，常毅，汪一帆，刘婷婷，杨林，郭玉明，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41