【摘要】：機(jī)械化學(xué)法是制備新材料的一種方法,一直是研究的熱點(diǎn)。本論文通過(guò)干、濕機(jī)械化學(xué)法制備了碳酸鈣(CaCO_3)微粉,并研究了影響CaCO_3晶型和形貌的因素,同時(shí)探索了醇鈣法制備CaCO_3,并探討了其形成機(jī)理。論文首先在干機(jī)械化學(xué)法(氯化鈣(CaCl_2)和碳酸鈉(Na_2CO_3)固體粉末為原料)的條件下,研究了球磨時(shí)間、球磨轉(zhuǎn)速、球料比、磨球質(zhì)量和三種添加劑(六偏磷酸鈉(SHMP)、十二烷基磺酸鈉(SDSN)、六水硝酸鎳(Ni(NO_3)_2·6H_2O))對(duì)CaCO_3晶型和形貌的影響,采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)CaCO_3的晶型和形貌進(jìn)行了分析和觀察。結(jié)果表明,提高球磨轉(zhuǎn)速、增加球料比、延長(zhǎng)球磨時(shí)間和降低磨球質(zhì)量,均有利于菱方狀方解石的形成。SHMP和SDSN均能促進(jìn)球狀球霰石的生成。Ni(NO_3)_2·6H_2O能顯著改變CaCO_3的晶體類型,除了球霰石和方解相,還可以得到文石相。論文接著對(duì)醇鈣法(以CaCl_2的醇溶液和Na_2CO_3的水溶液為原料)制備CaCO_3進(jìn)行了探索,研究了三種醇體系(乙醇、乙二醇和丙三醇)中陳化時(shí)間和反應(yīng)溫度對(duì)CaCO_3晶型和形貌的影響,采用XRD、SEM和傅里葉紅外光譜儀(FT-IR)對(duì)CaCO_3的晶型和形貌進(jìn)行了分析和觀察。結(jié)果表明,三種醇體系在常溫下均能得到球霰石和方解石兩相的混合物。延長(zhǎng)陳化時(shí)間,球霰石的含量均降低。提高反應(yīng)溫度,乙醇體系中球狀球霰石含量降低,但是沒(méi)有文石生成;乙二醇和丙三醇體系中紡錘狀和球狀球霰石含量均降低,分別在80℃和60℃開(kāi)始生成文石。論文最后以醇鈣法為基礎(chǔ),以乙二醇為溶劑,利用濕機(jī)械化學(xué)法(CaCl_2的乙二醇溶液和Na_2CO_3固體粉末為原料)制備了CaCO_3,研究了乙二醇鈣溶液濃度、球磨時(shí)間和球磨轉(zhuǎn)速對(duì)CaCO_3晶體類型和顆粒形貌的影響,采用XRD、SEM和TEM對(duì)CaCO_3的晶體類型和顆粒形貌進(jìn)行了分析和觀察。結(jié)果表明,產(chǎn)物由球霰石(紡錘狀、花狀和球狀)和菱方狀方解石兩相組成。增加乙二醇鈣溶液的濃度,球霰石相的含量先上升后下降,而延長(zhǎng)球磨時(shí)間和增加球磨轉(zhuǎn)速,球霰石相的含量均下降。論文采用干、濕機(jī)械化學(xué)法均成功制備出了CaCO_3,并對(duì)CaCO_3晶型、形貌和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究,為CaCO_3的機(jī)械化學(xué)法制備提供了理論依據(jù);同時(shí)對(duì)醇鈣法合成CaCO_3的研究,為球霰石的制備開(kāi)拓了新的途徑,并提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ132.32
【圖文】：

墨、橡膠、塑料、生活用品和生物醫(yī)藥學(xué)等領(lǐng)域得到大規(guī)模的使用。以球霰石相CaCO3為例，球霰石的高比表面積和優(yōu)異的分散性等獨(dú)特的性質(zhì), 不僅能夠顯著提高填充的性能，而且對(duì)制品的流動(dòng)性能、物理和印刷性能起到一定的改善作用[3]。由于具有生物惰性以及獨(dú)特的機(jī)械、物理和化學(xué)性能，沉淀球霰石微顆粒廣泛應(yīng)用于個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品（如牙膏、防曬霜、除臭劑、潤(rùn)唇膏和指甲油），從而改善產(chǎn)品的流變學(xué)、物理強(qiáng)度和視覺(jué)效果。球霰石和其他鈣基無(wú)機(jī)納米材料廣泛用于骨水泥、種植牙齒和支架的再生醫(yī)學(xué)和組織工程領(lǐng)域[15]。比聚合物更好的機(jī)械強(qiáng)度使得球霰石摻雜的種植物有望增強(qiáng)骨和牙齒組織[15]。另外，高孔隙率的球霰石顆粒已經(jīng)在藥物領(lǐng)域廣泛地應(yīng)用于各種藥物的載體[16,17]，球霰石的表面結(jié)構(gòu)特征為其吸附各種各樣的生物分子提供了機(jī)會(huì)。研究球霰石相 CaCO3形成和穩(wěn)定的因素，對(duì)于傳統(tǒng)行業(yè)以及新型的再生醫(yī)學(xué)、藥物輸送等領(lǐng)域都具有學(xué)術(shù)價(jià)值和實(shí)際意義。圖 1.1 不同形貌的 CaCO3樣品的 SEM 圖: (a) 蓮臺(tái)狀; (b) 花椰菜狀; (c) 玫瑰花狀; (d) 雪花狀;(e) 樹(shù)葉狀; (f) 中空球狀Fig. 1.1 SEM images of CaCO3with different morphologies: (a) lotus-shaped; (b) cauliflower-shaped;(c) rosette-shaped; (d) snowflake-liked; (e) leaves-shaped; (f) hollow spherical

解石為主的 CaCO3，而 NH3的擴(kuò)散速率較快（其濃度高于 0.02 M）時(shí)，得到以球霰石為主的 CaCO3。同時(shí)，陳化時(shí)間從 1 h 逐漸延長(zhǎng)到 16 h，球霰石的形貌從規(guī)則的球狀逐漸變?yōu)椴灰?guī)則的花狀，最后完全變?yōu)橐?guī)則的花狀。汪小紅等[38]借助超聲波，通過(guò)混合 CaCl2的乙二醇（EG）與水的混合溶液和 Na2CO3的水溶液，得到形貌規(guī)整的荔枝狀球霰石（圖 1.2）。結(jié)果表明，增加乙二醇在混合溶液中的比例（從10%到 40%），球霰石的相對(duì)含量及形貌結(jié)構(gòu)均變化不大，而將超聲的時(shí)間從 1 min延長(zhǎng)到 5 min，則利于方解石的形成，球霰石的比例極速降低。(a) (b) (c)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2741190