二水硫酸钙间接矿化二氧化碳CTAB对碳酸钙晶型的影响

提升产品附加值对改善二氧化碳矿化过程的经济性具有重要意义。在二水硫酸钙与碳酸铵溶液进行间接矿化反应过程中,采用十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为晶型调节剂,可以获得球霰石晶型的碳酸钙。系统研究了反应时间、反应温度、CTAB加入量对碳酸钙晶型和形貌的影响,通过X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和红外光谱（FT-IR）对碳酸钙的晶型、形貌进行了表征。结果表明：反应过程为先形成亚稳定相的球霰石,再向热力学最稳定的方解石相转化;添加CTAB能够明显地增强球霰石的稳定性;较低温度有利于球霰石的形成;在反应温度为30 ℃、二水硫酸钙和碳酸铵加入量均为0.1 mol/L、CTAB加入量为0.54 mmol/L条件下,碳酸钙中球霰石占比高达80%以上;CTAB在球霰石表面上的吸附降低了其表面能,从而抑制了球霰石向方解石的转化。     

微纳米碳酸钙的制备与分析

以碳酸钠和氯化钙为原料,采用加松香基双子表面活性剂和未加表面活性剂分别通过静置24 h、48 h、72 h、96 h,制备了8种碳酸钙Ca_1、Ca_2、Ca_3、Ca_4、Ca_5、Ca_6、Ca_7、Ca_8;采用SEM、FTIR对8种碳酸钙的表观形貌和结构进行对比分析,结果表明:未加入表面活性剂制备的Ca3形貌较好,为花状结构的微米级碳酸钙,且为球霰石和方解石构成的混合晶型结构;加入松香基双子表面活性剂制备的Ca_7形貌较好,为类球形结构的微米级碳酸钙,且为方解石晶型结构。分析结果进一步表明,松香基双子表面活性剂的加入对碳酸钙的形貌有影响作用。     

花状球霰石碳酸钙微球的简易合成与表征

以十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,以氯化钙、碳酸钠为原料,采用简单的复分解法成功制备了花状球霰石碳酸钙微球。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对样品进行了表征,结果表明花状碳酸钙微球分散性良好,直径为2~4μm,是由20~30 nm的粒子聚集而成的片状互相交叉在一起形成的插层状结构。研究了SDS质量浓度和碳酸钠溶液pH对产物形貌和结构的影响,初步探讨了花状球霰石碳酸钙微球的形成机理,结果表明SDS质量浓度、碳酸钠溶液pH均对碳酸钙的形状和结构产生影响。该研究为低成本合成球霰石碳酸钙提供了借鉴。     

电石渣制备碳酸钙微粉的晶型转变

为了提高电石渣的附加值,在未使用晶型诱导剂的情况下,研究盐酸的用量、提取温度和二氧化碳的流量对电石渣合成碳酸钙形貌的影响。用XRD、FT-IR 表征了合成的产物,用扫描电子显微镜（SEM）观察研究了产物粒子的形状,结果表明,盐酸的用量和提取温度均会对碳酸钙的晶型和形状有影响。随着盐酸用量的增大,碳酸钙由不规则的方解石型转变为部分规则的球状结构,当浸取剂完全是盐酸的时候,碳酸钙的晶型从方解石型完全转变为球霰石型结构,颗粒粒径为4~5 μm。另外,当提取温度从18 ℃升高到30 ℃以上后,碳酸钙由方解石和球霰石两种晶体结构并存的状态转变为单一的球霰石型结构。     

基于珊瑚粉晶核效应的碳酸钙水泥制备与性能提升研究

实际生产中碳酸钙块体材料制备难度极大，用人工方法制造碳酸钙往往只能得到微米级粉末。本文以珊瑚粉与球霰石型碳酸钙为原材料，采用压制成型，利用珊瑚粉的晶核效应调控球霰石向针棒状文石型碳酸钙转变，通过针棒状文石相互穿插、搭接形成三维空间结构，制备出性能良好的碳酸钙水泥。研究珊瑚粉对碳酸钙水泥凝结硬化过程、强度的影响，系统分析碳酸钙水泥硬化体的物相组成、微观形貌、孔隙结构等微观结构特征。结果表明，碳酸钙水泥的硬化与球霰石向文石的转化过程直接相关。珊瑚粉含量为40%(质量分数)时，碳酸钙水泥力学性能最优，其2、6 h抗压强度分别可达27、33 MPa。珊瑚粉的掺入能够诱导球霰石向文石转化，抑制了球霰石向热力学最稳定的方解石转化，并降低最可几孔径，减少更有害孔隙。     

链状与环状多糖调控CaCO3的仿生合成

以可溶性淀粉、β-环糊精及十二烷基硫酸钠（SDS）为模板,在CaCl2、Na2CO3体系中调控合成CaCO3晶体．研究了不同形貌CaCO3晶体成型原因．分别用红外光谱（FT-IR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）等技术对晶体的形貌和结构进行了观察和表征．结果表明：可溶性淀粉溶液中5d后得到以球霰石为主的球形CaCO3;环糊精溶液中5d后得到以球霰石为主的CaCO3层状聚集体,随着结晶时间的延长,产物中球霰石逐渐向方解石转化,SDS的加入加快了球霰石向方解石的转化速度．     

球霰石型碳酸钙的调控制备研究进展

球霰石型碳酸钙具有独特的物理、化学、生物和机械特性,在日用、生物医药和新材料等领域极具应用前景。然而,球霰石型碳酸钙是碳酸钙三种无水晶体中热力学性能最不稳定的一种,极易转换为文石型或方解石型碳酸钙,尤其是在潮湿环境或者水溶液中,这就导致球霰石型碳酸钙在生产、加工和应用方面存在诸多困难。因此,球霰石型碳酸钙的稳定制备一直是碳酸钙领域的热点之一。本文综述了近些年来有关球霰石型碳酸钙的稳定调控制备方法,包括碳化法、复分解法、生物矿化法、模板法等,并将这些方法按照制备原理和实施工艺进行了分类归纳,阐述了它们的优缺点及应用前景,分析了在调控制备过程中各项因素的影响规律,旨在为实现工业上球霰石型碳酸钙的稳定制备提供理论参考。     

碳酸钙空心微球的合成及其生成机理

以Na_2CO_3和CaCl_2为原料,采用复分解方法,以聚丙烯酸(PAA)和十二烷基磺酸钠(SDS)为有机添加剂,合成出具有方解石和球霰石复合晶型的碳酸钙空心微球。利用扫描电子显微镜(SEM)、透射式电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)分别对样品的形貌、结构和晶型进行了表征,通过研究反应过程中碳酸钙微球的结构和晶型随时间的变化过程,对空心微球的形成机理进行了详细的探讨;考察不同反应温度、PAA和SDS浓度对碳酸钙结晶和生长的影响。研究结果表明:反应过程中PAA和SDS会影响碳酸钙的聚集行为和形貌结构,以此提出了一种鲜有报道的碳酸钙空心微球的形成机理;并且当反应温度为80℃、PAA浓度0.5g/L、SDS浓度10mmol/L,反应1h时可获得粒径范围为4~7μm、具有方解石和球霰石复合晶型的碳酸钙空心微球。     

环境因素对克雷白氏杆菌诱导碳酸钙沉淀的影响

作为微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)反应的核心产物,碳酸钙的沉淀特性对其所处理材料的工程性能具有重要的影响。采用全因子实验、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征,研究了乙酸钙浓度、菌液浓度和初始溶液pH对克雷白氏杆菌诱导碳酸钙沉淀特性的影响。结果表明,乙酸钙浓度为0.5 mol/L、菌液浓度为OD_nature、初始溶液pH=10时,碳酸钙沉淀量最大。乙酸钙浓度为0.25～0.5 mol/L时,方解石和球霰石共存;乙酸钙浓度为1.0 mol/L时,碳酸钙晶体均为球霰石。乙酸钙浓度为0.25 mol/L时,菌液浓度和初始溶液pH对碳酸钙晶型的影响较大。碳酸钙晶体粒径为7.6～15.1 μm,方解石为菱面体状和片状,球霰石为球状及纺锤状。球霰石的平均弹性模量为15.9 GPa,方解石的平均弹性模量为22.7 GPa。三个主要环境因素对克雷白氏杆菌诱导生成的碳酸钙晶体沉淀量、晶体类型和晶体形貌具有调控作用;初始溶液pH对碳酸钙晶体粒径调控作用明显。这对于调控MICP过程及建立碳酸钙晶体的微观性能与其所处理材料的工程性能之间的关系提供...     

仿生碳化中天冬氨酸对碳酸钙晶型和形貌的影响

采用天冬氨酸(Asp)作为晶型诱导剂,采用碳化法合成了球霰石型碳酸钙。研究了二氧化碳通气速率、反应温度、天冬氨酸浓度对碳酸钙晶型和形貌的影响,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、激光粒度仪分析了产物的晶型特征。结果表明,二氧化碳通气速率对碳酸钙的晶型几乎没有影响,仅影响颗粒的形貌,其中球霰石物质的量分数达到95%,团聚颗粒尺寸随着二氧化碳通气速率的增加而增大;反应温度对碳酸钙晶型的影响较小,对颗粒的形貌、尺寸没有影响,在低温段(20℃)形成的球霰石物质的量分数约为96%,随着温度升高至60℃球霰石物质的量分数降低至87%;天冬氨酸的浓度显著影响碳酸钙的晶型,天冬氨酸浓度越低球霰石含量越低,并且碳酸钙颗粒的形貌由球形逐渐转变为针状,其尺寸也逐渐减小。研究结果对球霰石型碳酸钙的工业化生产提供了较好的借鉴。     

高分子聚合物分散剂在碳酸钙结晶过程中的抑制性研究及其在洗碗粉中的应用

研究了不同高分子聚合物分散剂对碳酸钙结晶过程的影响,探究了其在洗碗粉中的应用性能。实验表明,三丙烯酸聚合物(以下简称AD810G)存在下形成的晶型为文石型和球霰石型;丙烯酸聚合物(以下简称445N)存在下形成的晶型为方解石型和球霰石型;丙马聚合物(以下简称588G)存在下形成的晶型为方解石型和球霰石型。说明加入的高分子助剂能够影响碳酸钙结晶的晶型,形成稳定存在的亚稳态的文石和球霰石型碳酸钙。通过对比玻璃杯和载玻片的清洗发现,加入分散剂能够有效阻止多次清洗中水垢的产生。     

氨浓度对CaSO4·2H2O-NH3-CO2-H2O溶解-结晶耦合体系CaCO3结晶形貌的影响

探讨CaSO_4·2H_2O-NH_3-CO_2-H_2O溶解-结晶耦合体系CaCO_3结晶形貌的调控方法和机制。结果表明:反应过程中氨浓度越高,体系中的NH_2COO~-以及吸收的CO_2均增加,更容易形成球霰石型碳酸钙。当w(NH_3)为2%时,主要产物为方解石型碳酸钙,球霰石型碳酸钙占比18%;当w(NH_3)为8%时,主要产物为球霰石型碳酸钙,占比达到99%。由此提出碳酸钙的晶型受NH_2COO~-的极化作用与成核位置协同控制。     

磷石膏矿化CO2制备球霰石型碳酸钙试验研究

以磷石膏为原料，采用氯化铵盐浸预处理方法获得磷石膏盐浸液，以该溶液为钙源矿化CO₂制备球形球霰石型碳酸钙。首先采用4因素3水平正交试验确定最佳试验条件，再通过XRD、SEM分析探究不同温度下产物的物相与形貌的变化规律，结果表明：不添加任何晶型控制剂，在碳化温度为22℃、氨水加入量为10.00%、搅拌速度为650 r/min、CO₂流速为0.3 L/min的条件下，可以得到球形球霰石型碳酸钙。在同一温度下，随着氨水加入量的增加，碳酸钙中球霰石含量升高。     

复分解法原位合成疏水球状球霰石纳米碳酸钙

以油酸为表面改性剂,利用复分解法原位合成了疏水性球形球霰石相纳米碳酸钙颗粒,并用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、接触角测试等先进测定方法对产物进行表征。研究了氯化钙浓度、乙醇含量对纳米碳酸钙的影响,结果表明,增大氯化钙浓度和乙醇含量,产物粒径更小,分散性更好,但对其晶型和产物形貌影响不大,均为球形球霰石相。同时分析得出纳米碳酸钙粒子的表面性质由亲水性转变为疏水性,并探究了其表面改性的原因。     

脲酶驱动不同晶型碳酸钙微纳米颗粒的制备

巴氏芽孢八叠球菌（Sporosarcina pasteurii）产生的脲酶可水解尿素,生成的CO₂与氯化钙反应获得碳酸钙晶体,不同形式的脲酶溶液对碳酸钙晶型有显著影响。用发酵液上清液中的脲酶催化,可以获得由纳米级球霰石自组装成的介孔空心微米纯球霰石;用菌体中的脲酶催化可获得100%的方解石。红外光谱分析表明,细胞破碎后的粗脲酶溶液获得的椭圆形碳酸钙受到富含羟基物质的影响。进一步探究了脲酶活性和反应物浓度对球霰石的影响,并发现获得的纯球霰石在7 d内非常稳定,有望作为药物载体使用。     

超重力场中球形碳酸钙的制备及其机理研究

为了突破工业上制备球形碳酸钙的难题,在超重力场中以高浓度的氢氧化钙为原料,以球形度为评价指标,研究制备球形碳酸钙的最优工艺条件。同时通过在不同的碳化时间取样,利用扫描电子显微镜(SEM)、X-射线双晶粉末衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)等分析仪器对样品的表面形貌和晶体结构进行表征,研究其成球机理。研究结果表明,添加体积分数为50%的乙醇作为溶剂,加入w=3%的L-天冬氨酸作为晶型控制剂,控制超重力水平为1 400 r×min~(-1)时可制备得粒径分布在600～800 nm的球形碳酸钙;将碳化结束后的碳酸钙浆液进行离心得到产品和滤液,滤液再次作为氢氧化钙的溶剂,补加少量晶型控制剂后进行碳化仍可制备得球形碳酸钙,使体系的溶剂得到了循环利用;其成球机理为,L-天冬氨酸螯合钙离子诱导其向球霰石成核,乙醇-水体系阻止球霰石溶解-重结晶,最后在超重力场环境中生长成为球形碳酸钙,其球霰石含量高达89.89%。     

碳酸钙晶型的二十二酸调控研究

采用复分解法,以氯化钙和碳酸钠为原料,采用SEM、XRD、FTIR、TG等方法研究二十二酸对合成碳酸钙的晶型和表面性质的影响。结果表明,加入二十二酸之后,碳酸钙的晶体结构由方解石变成球霰石,形貌由不规则的立方状形变成了球形;碳酸钙表面全部被活化,由亲水性变成疏水性;二十二酸的羧基和Ca⁽²⁺⁾发生了化学结合反应,使碳酸钙的晶型和表面性质发生了变化。     

碳酸钙晶型的二十二酸调控研究

采用复分解法,以氯化钙和碳酸钠为原料,采用SEM、XRD、FTIR、TG等方法研究二十二酸对合成碳酸钙的晶型和表面性质的影响。结果表明,加入二十二酸之后,碳酸钙的晶体结构由方解石变成球霰石,形貌由不规则的立方状形变成了球形;碳酸钙表面全部被活化,由亲水性变成疏水性;二十二酸的羧基和Ca~(2+)发生了化学结合反应,使碳酸钙的晶型和表面性质发生了变化。     

以白云石为原料氨碱法制备球霰石及其生成机理研究

采用仿Solvay氨碱法,以白云石为起始原料,在碱性环境下制备出高球霰石含量的碳酸钙。XRD和SEM表征结果显示,碳化温度为20~40 ℃时的产品为球霰石;40~60 ℃时的产品为方解石;60~90 ℃时的产品为文石。球霰石的高倍SEM发现产品有许多微孔结构,对产品进行比表面积测定为32.653 m²/g,孔径为2.972 nm,为生物分子的装载提供了良好的空间。对球霰石的形成机理分析表明,NH₄⁺-NH₃缓冲体系不仅可以增加碳酸钙的过饱和度,还可以改善溶液环境,为球霰石的生长提供了一个良好的溶液环境,溶液中微量的Mg²⁺起到了促进完好晶型形成的作用。     

碳酸钙晶型的肉豆蔻酸调控研究

采用硝酸钙和碳酸钠的复分解反应制备碳酸钙,通过加入肉豆蔻酸对碳酸钙的晶体结构和表面性质进行调控,采用SEM、XRD、FT-IR、TG和XPS等方法研究了添加肉豆蔻酸对碳酸钙晶体结构的影响。结果表明,加入肉豆蔻酸之后,碳酸钙的晶体结构由球霰石变成方解石,形貌由球形变成了不规则的长方体形;碳酸钙的表面全部被活化,由亲水性变成疏水性,表面疏水后,碳酸钙的团聚程度明显降低;肉豆蔻酸的羧基阴离子和钙离子发生了化学结合反应,增强了碳酸钙结构的稳定性。总之,肉豆蔻酸的加入为碳酸钙的晶型调控与表面改性提供了一条简单的思路。