專利名稱：用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制備不同形貌碳酸鈣的方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用綠色有機(jī)添 加劑-離子液體來可控制備不同形貌碳酸鈣的方法。
背景技術(shù)：
碳酸鈣作為一種常見的無機(jī)材料，因其具有無毒無味、成本低、顆粒尺寸和結(jié)構(gòu)在 很大范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)可控合成等特點(diǎn)，而被廣泛應(yīng)用在催化、藥物、電子器件、功能陶瓷、染 料、化妝品等領(lǐng)域。不僅如此，還由于碳酸鈣具有良好的生物相容性而被人們作為藥物、蛋 白質(zhì)以及催化劑尤其是酶的載體。但是，不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)μ妓徕}的形貌要求不同，例如 在電子陶瓷行業(yè)，要求碳酸鈣為高純微細(xì)的球形；為了增加橡膠、塑料和紙張等的機(jī)械性能 (例如增強(qiáng)、增韌、增加體積等)和耐熱性能，通常希望使用具有高比表面積(如針狀)的碳 酸鈣。一般說來，具有較大比表面積的碳酸鈣能有效提高藥物、蛋白質(zhì)以及酶的負(fù)載量，同 時(shí)，由于具有較小的粒徑可以在溶液中穩(wěn)定存在，并能夠在其表面偶聯(lián)一些特異性的配體 來調(diào)控酶的結(jié)構(gòu)和功能，是比較理想的固定酶的載體。因此根據(jù)碳酸鈣在不同領(lǐng)域的應(yīng)用 需求，制備出具有特定晶型，形貌和尺寸的碳酸鈣晶體是十分必要。近年來，具有可控尺寸、形貌和多級(jí)結(jié)構(gòu)的無機(jī)材料或無機(jī)-有機(jī)復(fù)合材料的合 成與應(yīng)用已經(jīng)受到各個(gè)領(lǐng)域廣泛的關(guān)注，為了能夠很好的控制碳酸鈣晶體的成核、生長、組 裝過程，以得到特定尺寸、晶型與形貌的碳酸鈣晶體，需要不同種類的晶形控制劑作為模板 或生長調(diào)控劑。中國專利CN14^772A公開制備了具有不同形態(tài)碳酸鈣的方法，主要是通 過添加不同種類的無機(jī)晶形控制劑或晶種如堿金屬、堿土金屬或銨的磷酸鹽、磷酸一氫鹽、 硼酸鹽等，從而得到紡錘形、花瓣形、針狀、片狀、球狀、纖維狀的碳酸鈣。1998年，C0lfen 等(Colfen H. , Antonietti, M. Crystal Design of Calcium Carbonate Microparticles Using Double-Hydrophilic Block Copolymers. Langmuir, 1998,14, 582-589.)利用與堿 土金屬發(fā)生強(qiáng)烈相互作用的雙親嵌段共聚物(DHBCs)作為模板可控合成不同尺寸、晶型與 形貌的碳酸鈣，結(jié)果顯示雙親嵌段共聚物的加入，使得合成的碳酸鈣形貌更加復(fù)雜，得到了 球形、空心球形以及啞鈴狀的產(chǎn)物，并且碳酸鈣的晶型為文石和/或方解石。雖然這些無機(jī) 物及合成有機(jī)物如表面活性劑、有機(jī)小分子、合成聚合物等在碳酸鈣可控合成中取得了巨 大的成功，然而它們對(duì)環(huán)境造成的潛在危害是不容忽視的。眾所周知，離子液體(Ionic Liquid, IL)具有許多獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和不可比 擬的優(yōu)點(diǎn)，如幾乎無可測的蒸汽壓，被譽(yù)為“綠色溶劑”；不易燃，不易爆，毒性小，易于回收 利用；熱穩(wěn)定性好，具有較寬的液程。近些年來還發(fā)現(xiàn)離子液體在合成無機(jī)納米顆粒、多孔 材料或具有復(fù)雜形貌和結(jié)構(gòu)的難溶鹽上具有某些突出優(yōu)勢，比如離子液體雖有極性，但因 為它的表面張力很低，可以使無機(jī)材料的成核效率較高，容易得到較小的粒子，同時(shí)也增強(qiáng) 了多種分子在其中的溶解能力；同時(shí)離子液體還具有很好的穩(wěn)定性，使反應(yīng)可以在100°c 以上的非壓力容器下進(jìn)行；而且離子液體在液態(tài)下會(huì)形成“延長”的氫鍵，具有較好的結(jié)構(gòu) 體系可以作為熵驅(qū)動(dòng)來自發(fā)的形成組織良好、有序生長的納米結(jié)構(gòu)，因此而受到越來越多的研究者的重視。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用綠色溶劑-離子液體為有 機(jī)添加劑，同時(shí)利用(X)2氣體緩慢擴(kuò)散來制備不同形貌碳酸鈣的方法。本發(fā)明提供的用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，該方法工藝步驟和條件如 下1)將用去離子水配制的濃度為0. 1 5. OM的離子液體溶液1 25體積份加入到 0 97體積份的水中，攪拌均勻；2)先將濃度為0. 1 10. OM的堿性溶液0 50體積份加入到上述溶液中攪拌均 勻后，再在強(qiáng)烈攪拌下加入0. 2 10. OM的氯化鈣水溶液1 50體積份；3)將上述溶液在室溫 50°C下，置于含有CO2的氣體中，利用其中CO2氣體的緩慢 擴(kuò)散對(duì)其進(jìn)行碳化反應(yīng)，同時(shí)陳化M 144h ；4)先將所得的沉淀物離心，用去離子水洗滌干凈后，置于溫度-30 -58°c，真空 度8 301 下冷凍10 Mh即可得到干燥的不同形貌的碳酸鈣。上述方法中所述離子液體溶液中的離子液體由陽離子和陰離子組成，其中陽離子 結(jié)構(gòu)通式如下
權(quán)利要求
1.一種用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，該方法工藝步驟和條件如下1)將用去離子水配制的濃度為0.1 5. OM的離子液體溶液1 25體積份加入到0 97體積份的水中，攪拌均勻；2)先將濃度為0.1 10. OM的堿性溶液0 50體積份加入到上述溶液中攪拌均勻后， 再在強(qiáng)烈攪拌下加入0. 2 10. OM的氯化鈣水溶液1 50體積份；3)將上述溶液在室溫 50°C下，置于含有CO2的氣體中，利用其中CO2氣體的緩慢擴(kuò)散 對(duì)其進(jìn)行碳化反應(yīng)，同時(shí)陳化M 144h ；4)先將所得的沉淀物離心，用去離子水洗滌干凈后，置于溫度-30 -58°C，真空度 8 301 下冷凍10 Mh即可得到干燥的不同形貌的碳酸鈣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，其特征在于所述離 子液體溶液中的離子液體由陽離子和陰離子組成，其中陽離子結(jié)構(gòu)通式如下
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，其特征在于所 用的含有(X)2的氣體為空氣、CO2培養(yǎng)箱中的氣體、以及由NH4(CO3)2或NH4HCO3粉末分解產(chǎn) 生的氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，其特征在于所用 的堿性溶液為KOH、NaOH水溶液或氨水溶液中的任一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，其特征在于所用的堿 性溶液為KOH、NaOH水溶液或氨水溶液中的任一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法，其特征在于該方法 制備的碳酸鈣晶體形貌為納米棒自組裝成的“蒲公英狀”、“仙人掌狀”、球狀、束狀以及中空 “竹筍狀”、“枯樹桿”狀、“雞冠狀”或納米棒狀中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明公開的用離子液體制備不同形貌碳酸鈣的方法是將離子液體溶液加入到0～97體積份的水中，攪拌均勻；先將濃度為堿性溶液0～50體積份加入到上述溶液中攪拌均勻后，再在強(qiáng)烈攪拌下加入氯化鈣水溶液1～50體積份；將上述溶液在室溫～50℃下，置于含有CO2的氣體中，利用CO2氣體的緩慢擴(kuò)散對(duì)其進(jìn)行碳化反應(yīng)和陳化；將沉淀物離心，洗滌，并置于溫度-30～-58℃，真空度8～30Pa下冷凍10～24h即可。由于本發(fā)明方法采用離子液體為晶體控制劑和利用CO2氣體的緩慢擴(kuò)散來進(jìn)行碳化反應(yīng)，因而不僅可制備多種不同形貌的碳酸鈣以滿足更廣泛的應(yīng)用需求，而且操作簡單，綠色無污染，加之離子液體可回收利用，還可降低生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)C01F11/18GK102145910SQ201110044960
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者黨海春, 汪秀麗, 王文濤, 王玉忠, 黃巖 申請人:四川大學(xué)