柠檬酸钠与碳酸钙晶型和形貌的控制

晶体的晶型和形貌是碳酸钙制备中的关键问题之一。 采用尿素水解均匀沉淀法来控制碳酸钙的晶型和形貌。 利用XRD和SEM等技术手段对CaCO₃晶体的结构和形貌进行了表征。 结果表明,高温条件下(90 ℃)水溶液中得到均匀的针状结构的文石晶体。 添加适量柠檬酸钠后,则得到的是特殊形貌的方解石晶体。 在乙醇/水混合溶剂中,柠檬酸钠对CaCO₃晶体的形貌也有重要影响,通过改变乙醇体积分数,得到了中空绒毛球状的球霰石。     

阴离子氨基酸表面活性剂调控碳酸钙的仿生合成

室温下, 在乙醇或乙醇-水混合体系中, 利用氨基酸表面活性剂N-酰基十二烷基肌氨酸钠(Sar)调控合成碳酸钙, 采用SEM, XRD和FTIR等技术表征了反应产物. 在乙醇体系中, 首先形成多面体形状的文石, 然后逐渐转变为圆球状的无定形碳酸钙. 在乙醇-水混合体系中, 合成了花簇状多级结构碳酸钙晶体. 增加N-酰基十二烷基肌氨酸钠的用量有助于形成球霰石结构, 当n(Ca2+)∶n(Sar)=1∶1 时, 得到的花状碳酸钙为球霰石和方解石的混合物, 当n(Ca2+)∶n(Sar)=1∶2 时, 得到纯净的球霰石, 其形貌为大小较均一的单分散的球, 直径约为7 μm; 另外, 当n(Ca2+)∶n(Sar)=1∶1时, 混合溶剂中水和乙醇的体积比由1.5∶1依次增加为7∶3和3∶1时, 碳酸钙晶体的形貌由花状逐渐向球形过渡, 晶体中球霰石和方解石的含量也随之变化, 其中, 当水和醇的体积比为7∶3时, 产物主要为球霰石型晶体.     

壳聚糖-氨基酸体系中碳酸钙模拟生物矿化的研究

本文选取壳聚糖与氨基酸作为碳酸钙模拟生物矿化的有机基质,研究并比较了侧链带不同电荷的氨基酸对碳酸钙生物矿化的调制作用,发现侧链带负电荷的酸性氨基酸能改变壳聚糖体系中原有的晶种模板,使能量比较高的球霰石型碳酸钙得以生成,而单纯的壳聚糖体系中只能得到方解石型碳酸钙;在形貌上则改变了球霰石型碳酸钙原有的球状堆积,出现了两头小、中间大椭球状的特殊形貌。     

乙醇/水混合溶剂体系中碳酸钙晶体晶型和取向的控制

采用(NH4)2CO3分解法,制备得到了晶型和形貌可控的CaCO3晶体。研究结果表明,乙醇/水混合溶剂、陈化时间和L-半胱氨酸自组装单层模板对CaCO3晶体的晶型、取向和形貌都具有重要影响。无单层模板情况下,溶液中主要得到了球霰石,球霰石的形貌随陈化时间从花朵外形变为树叶形。同样的醇/水体系中,在自组装单层上却得到了取向为(104)晶面的方解石。这与水溶液中同一自组装单层上主要获得(001)结晶面的方解石有明显不同。方解石的形貌也随陈化时间变化而改变。陈化时间为3h时,得到具有孔洞结构的方解石;陈化时间为12 h时,得到表面光滑的菱面体方解石。     

六偏磷酸钠对碳酸钙矿化的影响

常温下,在CaCl2与NaCO3反应体系中加入一定量的六偏磷酸钠调控合成CaCO3晶体,用粉末XRD衍射仪、FT-IR对合成的晶体进行了表征,用扫描电子显微镜观察分析了生成的CaCO3晶体的形貌,研究了六偏磷酸钠浓度对CaCO3晶型和形状的影响。研究表明:在水体系中,CaCl2与NaCO3反应生成CaCO3晶体,当加入六偏磷酸钠的量小于50mg时,得到的是纯的方解石晶型,当加入六偏磷酸钠的量大于80mg时,得到的是方解石和球霰石的混合体,随着六偏磷酸钠量的增加,生成的球霰石晶体增多,实验结果说明六偏磷酸钠对球霰石晶体有一定的稳定作用。     

3-巯基丙酸自组装单层控制碳酸钙晶型及形貌的研究

采用碳酸铵分解产生的NH3和CO2扩散并溶入氯化钙溶液中,得到了碳酸钙晶体。研究结果表明,3-巯基丙酸自组装单层和溶液温度对碳酸钙晶体的晶型和形貌具有重要影响。25℃条件下,纯溶液中得到了方解石,文石和球霰石三种晶型的混合沉淀物,而在自组装单层存在条件下只得到了表面光滑的菱面体方解石。改变温度,自组装单层调控得到的方解石晶体具有不同的形貌。在60℃得到了多孔方解石,与25℃时典型菱面体方解石有重要区别。XRD分析表明自组装膜上所得碳酸钙晶体为沿着(104)和(006)晶面取向生长的方解石。     

鲫鱼牙齿提取液对碳酸钙晶型和形貌的影响

25℃下,在鲫鱼牙齿提取液存在时,用Na_2CO_3和Ca(NO_3)_2·4H_2O作为原料合成碳酸钙,研究提取液的浓度和反应时间对产物组成和粒子形貌的影响。用粉末X-射线衍射仪(XRD)和红外光谱仪(FT-IR)对合成的产品进行了表征,用扫描电子显微镜(SEM)观察了粒子的形貌。研究结果显示,在反应时间是30s时,合成得到的产物是球霰石晶型和方解石晶型的混合物,并且随着提取液浓度的增加,球霰石所占比例呈现增加趋势;随着反应时间的增加,球霰石的含量会降低,但是产物粒子的形貌没有明显变化。结果说明,提取液的确能够影响碳酸钙的晶型和粒子形貌。     

乙醇/水混合溶剂体系中碳酸钙晶体晶型和取向的控制

采用（NH₄）₂CO₃分解法,制备得到了晶型和形貌可控的CaCO₃晶体。研究结果表明,乙醇/水混合溶剂、陈化时间和L-半胱氨酸自组装单层模板对CaCO₃晶体的晶型、取向和形貌都具有重要影响。无单层模板情况下,溶液中主要得到了球霰石,球霰石的形貌随陈化时间从花朵外形变为树叶形。同样的醇/水体系中,在自组装单层上却得到了取向为（104）晶面的方解石。这与水溶液中同一自组装单层上主要获得（001）结晶面的方解石有明显不同。方解石的形貌也随陈化时间变化而改变。陈化时间为3h时,得到具有孔洞结构的方解石;陈化时间为12h时,得到表面光滑的菱面体方解石。     

十二烷基苯磺酸钠对碳酸钙结晶行为的影响

以CaCl_2和(NH_4)_2CO_3为原料,以十二烷基苯磺酸钠(SDBS)为模板剂,采用气体扩散法制备了CaCO_3颗粒,研究了溶液中不同浓度SDBS对Ca CO_3结晶行为及形貌特征的影响.扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征结果表明,当溶液中不添加SDBS时,Ca CO_3样品主要为方解石型晶体,呈规则菱形六面体形貌;当溶液中添加SDBS时,CaCO_3样品主要以球霰石型晶体存在,呈球形.这说明在溶液中添加SDBS可以改变CaCO_3的结晶生长方式.随着溶液中SDBS浓度增加,所生成的CaCO_3样品中球霰石型晶体相对含量逐渐增加.当SDBS浓度为1. 2×10-3mol/L时,样品中几乎全部为球霰石型晶体.继续增加溶液中SDBS浓度,由于胶束形态改变和稳定性变差,样品中亚稳态的球霰石型晶体向稳定的方解石型晶体转变,球霰石型晶体相对含量逐渐减少,并呈现花形、六边形和纺锤形等多种形貌特征.     

气相扩散法制备的碳酸钙的形貌控制和机理

采用不同质量比的柠檬酸作为晶型控制剂制备碳酸钙,研究了在气相扩散体系中柠檬酸对所制备的碳酸钙微晶的粒度、形貌的影响.结果表明,随着柠檬酸浓度的增大,碳酸钙在溶液中结晶成为纳米小单晶体的二次聚集体,其晶粒度逐步变小,其形态呈现从疏松结构的球体、密实球体、花生状颗粒、大长径比针状到密集针状球体有规律的转变,晶型从0.24%和0.72%的球霰石到更大浓度的方解石.通过对柠檬酸在溶液中的聚集状态和柠檬酸分子与碳酸钙微晶的相互作用初步解释了柠檬酸对碳酸钙微晶形貌控制作用的机理.     

Regulation of Microstructure of Calcium Carbonate Crystals by Egg White Protein

Crystal growth of calcium carbonate in biological simulation was investigated via egg white protein with different volume fractions,during which calcium carbonate was synthesized by calcium chloride an...     

X-ray diffraction and scanning electron microscopy studies of calcium carbonate electrodeposited on a steel surface

Calcium carbonate was deposited on a stainless steel surface with the use of an electrical potential of 10 V. The crystals formed on the surface were examined with X-ray diffraction and with scanning electron microscopy, which revealed that calcite, vaterite and amorphous calcium carbonate was formed. Two different surface active polymers were added to the solution and their effect on the crystal structure was investigated. It was found that the more hydrophilic of the two polymers promoted calcite growth and suppressed vaterite growth. The more hydrophobic polymer completely inhibited vaterite growth. Both polymers decreased the amount of crystals formed on the steel surface, the more hydrophobic polymer being the most effective. The crystal inhibition efficiency was enhanced close to the cloud point of the polymers. The results were compared with the effect of poly(acrylic acid), a commonly used antiscalant. It was found that poly(acrylic acid) was about as efficient as the more hydrophobic polymer in decreasing the amount of calcium carbonate. At higher concentrations of poly(acrylic acid), almost all of the calcium carbonate precipitated in the amorphous form.     

Formation of rod-shaped calcite crystals by microemulsion-based synthesis

Novel rod-shaped calcite crystals are formed by precipitation from cetyltrimethylammonium bromide (CTAB)/1-pentanol/cyclohexane microemulsions containing calcium chloride and ammonium carbonate. The calcium carbonate initially precipitates as hexagon-shaped vaterite crystals. The vaterite crystals transform to unusual rod-shaped calcite crystals over several days. The rod-shaped calcite crystals are prismatic, with the longest crystal axis displaying (110) crystal faces. A possible mechanism of crystal growth is discussed. The elongated shape of the crystals facilitates the assembly into hierarchical structures and can allow the crystals to be used as templates for fabricating advanced materials.     

双亲水性嵌段共聚物对CaCO_3结晶的影响

以合成的带有磺酸基为端基的线型-超支化二嵌段共聚物PEG-b-PEI-SO3H为模板,探讨了其对CaCO3结晶的影响,并用FTIR、XRD、SEM、TEM等对产物进行了表征.结果表明,带有—SO3H端基的线型-超支化双亲水性嵌段共聚物PEG-b-PEI-SO3H对CaCO3晶体形貌和晶型表现出较强的调控能力.培养1天时得到空心环状方解石型CaCO3晶体,但当培养时间为3天和5天时,得到的CaCO3晶体形貌既有河蚌状也有类球状,同时其晶型既有方解石也有球霰石,而当培养时间达到7天后,得到的就只有球状球霰石CaCO3晶体.     

Synthesis of vaterite and aragonite crystals using biomolecules of tomato and capsicum

In this paper, biomimetic synthesis of calcium carbonate (CaCO₃) in the presence of biomolecules of two vegetables-tomato and capsicum is investigated. Scanning electron microscopy and X-ray powder diffractometry were used to characterize the CaCO₃ obtained. The biomolecules in the extracts of two vegetables are determined by UV-vis or FTIR. The results indicate that a mixture of calcite and vaterite spheres constructed from small particles is produced with the extract of tomato, while aragonite rods or ellipsoids are formed in the presence of extract of capsicum. The possible formation mechanism of the CaCO₃ crystals with tomato biomolecules can be interpreted by particle-aggregation based non-classical crystallization laws. The proteins and/or other biomolecules in tomato and capsicum may control the formation of vaterite and aragonite crystals by adsorbing onto facets of them.     

碳酸岩矿化菌诱导碳酸钙晶体形成机理研究

选用碳酸盐矿化菌(芽孢杆菌系), 分别研究了不同浓度细菌液、细菌体及其分泌物对碳酸钙晶体形成的影响. 研究表明, 细菌液浓度越高, 控制碳酸钙晶体形貌作用越显著; 细菌体为碳酸钙结晶提供异相成核点而对形貌并没有实质影响; 细菌分泌物可诱导出球形、纺锤形等多种形态亚稳态球霰石; 在微生物环境的长期作用下可形成有机-无机复合碳酸钙硬质膜. 通过对电导率测定结果和碳酸钙红外图谱分析得出, 生物有机质分子链的极性基团(COOH, C＝O等)与Ca^2＋产生静电、配位等一系列作用, 调控晶体的生长. 本研究对于微生物诱导碳酸钙的工程性应用, 如混凝土微裂缝修复、古建筑表面防护处理、微纳米碳酸钙颗粒制备等具有一定指导意义.     

Controlled growth of calcium carbonate by poly(ethylenimine) at the air/water interface

Two metastable calcium carbonate polymorphs, hemispherical vaterite and needle-like aragonite, are selectively formed at the air/water interface by the mediation of poly(ethyleneimine)(with molecular weights of 25000 and 2000, respectively) dissolved in supersaturated calcium bicarbonate solution.