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技术

本发明专利技术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60‑170m

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于材料制备
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术中，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。所述的前驱体钙盐是可溶于有机溶剂的有机钙盐前驱体或者无机钙盐前驱体中的一种或几种；所述的有机钙盐前驱体为有机配体螯合配位钙离子得到的钙盐前驱体，所述的无机钙盐前驱体为氯化钙、硝酸钙或高氯酸钙；所述的前驱体钙盐为氯化钙、硝酸钙、醋酸钙、葡萄糖酸钙、磷酸一氢钙、磷酸二氢钙、硅酸钙、过磷酸钙、柠檬酸钙、焦磷酸钙、月桂酸钙、乳酸钙、乙酰丙酮钙、乙二胺四乙酸钙、酒石酸钙中的一种或几种。所述的碱是有机碱或者无机碱；所述的有机碱为有机胺类；所述的有机碱为甲胺、乙胺、丙胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺或六亚甲基四胺，所述的无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、氢氧化钡或氨水中的一种或几种。所述的易分解的碳酸盐是无机碳酸盐或者碳酸氢盐；所述的易分解的碳酸盐为碳酸铵、碳酸钠、碳酸氢铵、碳酸氢钾、碳酸氢钠中的一种或几种。反应体系中容器A溶液中钙盐的浓度范围是5-15wt％，优选5-10wt％；所用的前驱体钙盐与添加的碱的质量比为5-100：1，优选5-50：1；反应周期范围为1-3天；反应温度在室温条件下，即随着季节变换控制范围在5-40℃。所述的容器A、容器B和容器C为玻璃容器或有机塑料容器，包括玻璃烧瓶、玻璃烧杯、表面皿、锥形瓶、广口瓶、称量瓶、试管、量杯、塑料烧杯、离心管中的一种或几种。步骤(1)中的所选用超生振动溶解分散功率范围为100-400W。步骤(3)所述的离心分离的离心转速在5000-12000rpm，每次离心时间3-10min；其中，离心转速控制优选为8000-10000rpm为宜。所述的洗涤选用的溶剂为水、乙醇、丙酮、乙醚、环己烷、正己烷中的一种或几种。所选用的密封薄膜材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术通过有机溶剂中钙盐前驱体与碱反应生成氢氧化钙溶胶，再缓慢与可分解的碳酸盐或者碳酸氢盐所释放的二氧化碳反应生成纳米仿生花粉状的碳酸钙纳米材料。与传统的钙盐与通入二氧化碳直接碳化合成方法相比，该专利技术方法可控性强，过程简单、操作方便、成本低廉。而且整个制备反应过程是在室温静态条件下进行,节能环保所得纳米碳酸钙具有类似自然界中花粉或者病毒形貌，表面凹凸不平,具有很多突起,而且单分散性良好，颗粒度均匀,尺寸精确可调控,具有广阔的应用前景,特别是在生物医药领域。附图说明图1单分散的具有多孔、多晶结构、仿生花粉状碳酸钙纳米材料特征投透射电子显微镜(TEM)图，由实施例1制得。图2单分散的具有多孔、多晶结构的碳酸钙纳米棒材料特征大角X射线谱图，由实施例1制得。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1用100纯乙醇将一定量的氯化钙溶解，超声处理20min以后，在溶液中加入0.08g固体氢氧化钠，继续超声处理10min，这样就可以调整溶液的pH大约为14，然后将上述溶液的容器用保鲜膜封口，并在保鲜膜上留下150个小孔。同时将碳酸氢铵固体装入另一个烧杯中，开口放置，然后将上面两个烧杯装入一个大体积的底部铺有一定量硅胶干燥剂的烧杯中，并用保鲜膜密封，然后静置放置上述的反应体系。大约反应96h后，将溶液中生成的白色沉淀离心分离，并用乙醇清洗，既可以得到多孔、多晶、仿生花粉状的碳酸钙纳米材料。所得碳酸钙纳米材料特征投透射电子显微镜(TEM)图，如图1所示，可以看出该碳酸钙纳米材料为单分散的具有多孔、多晶结构、表面凹凸不平并且类似自然界中花粉或者病毒形貌，如图2所示为所得单分散的具有多孔、多晶结构的碳酸钙纳米颗粒材料特征大角X射线谱图，可以看出制备得到的碳酸钙纳米颗粒具有比较高的晶化程度，而且在颗粒内部同时存在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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60-170m

【技术特征摘要】
1.一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。


2.一种如权利要求1所述的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的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(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。


3.根据权利要求2所述的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的制备方法，其特征在于，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；
所述的前驱体钙盐是可溶于有机溶剂的有机钙盐前驱体或者无机钙盐前驱体中的一种或几种；所述的有机钙盐前驱体为有机配体螯合配位钙离子得到的钙盐前驱体，所述的无机钙盐前驱体为氯化钙、硝酸钙或高氯酸钙；
所述的碱是有机碱或者无机碱；所述的有机碱为有机胺类；
所述的易分解的碳酸盐是无机碳酸盐或者碳酸氢盐；
反应体系溶液中钙盐的浓度范围是5-15wt％；所用的前驱体钙盐与添加的碱的质量比为5-100：1；反应周期范围为1-3天；反应温度在室温条件下，即随着季节变换控制范围在5-40℃。


4.根据权利要求2或3所述的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的制备方法，其特征在于，所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东元，朱洪伟，
申请(专利权)人：上海元颉新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31