碳酸钙的形貌可控制备和性能研究

发布时间：2022-02-05 02:24

　　为探讨影响碳酸钙形貌的关键因素,以碳酸钠和氯化钙为原料,通过添加助剂和控制温度、加料方式、反应时间,制备出不同形貌的碳酸钙。用扫描电子显微镜测定碳酸钙的形貌和粒径,用X-射线衍射仪测试碳酸钙的晶体结构,用Zeta电位仪测定碳酸钙的Zeta电位;测定了不同形貌碳酸钙吸附CTAB的性能,并用C80微量热仪测定了吸附热。结果表明:棒状碳酸钙为文石结构,方形碳酸钙为方解石结构,球状碳酸钙为混有少量方解石的球霰石结晶,花状碳酸钙由方解石和球霰石组成,六边形碳酸钙含有方解石、球霰石和文石。球形碳酸钙吸附CTAB性能最好、吸附热最小,花状碳酸钙吸附CTAB性能最差、吸附热最大。球形碳酸钙吸附CTAB性能较好与其表面粗糙和吸附能垒较小相关。 

【文章来源】：化学工程. 2020,48(08)北大核心CSCD

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【部分图文】：

棒状碳酸钙的SEM照片

图1 棒状碳酸钙的SEM照片对比实验表明,在未添加Oπ-10的反应体系中,制备出的碳酸钙维持了其最稳定的方解石结构,而当添加Oπ-10后制备出的碳酸钙转变为亚稳态的文石结构。这说明Oπ-10在该反应体系中能够有效降低碳酸钙的表面能,使碳酸钙维持在亚稳状态。Oπ-10分子不存在能与碳酸钙反应的官能团,棒状碳酸钙是以Oπ-10在水中形成的棒状胶束为模版生长而成的。在碳酸钙成核初期,无定型碳酸钙吸附到Oπ-10棒状胶束上。无定型碳酸钙转化为文石型结构的活化能比转化为方解石型结构小,因而优先转化为文石型结构。Oπ-10的含氧官能团与碳酸钙表面的羟基之间形成氢键,对亚稳态结构具有保护作用,阻止了文石进一步转化为方解石。

图3是制得的方形碳酸钙的SEM照片。由图3可以看出,方形碳酸钙的表面光滑,平均粒径约为8 μm。方形碳酸钙为方解石结构,是碳酸钙常见的3种结晶形态中最稳定的一种。本文制备出的其他形貌的碳酸钙中,也或多或少含有一定量的方形碳酸钙。不添加PEG-2000也能形成方形碳酸钙,但添加PEG-2000所制得的碳酸钙表面缺陷更少,大小也更均匀。这可能是因为PEG-2000作为高分子表面活性剂,对碳酸钙的晶面生长具有一定的调节作用。


本文编号：3614389