孪生球状碳酸钙的直接混合沉淀法制备及表征

以醋酸钙和碳酸钠为原料, 柠檬酸三钠为晶形控制剂, 利用液相直接混合沉淀法合成了分散性好、粒度约1.5~3.0 μm、长短轴比约2∶1的孪生球形碳酸钙晶体. 利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、原子力扫描探针显微镜(ASPM)和粒度分析仪等对样品进行了表征. 结果表明, 在不添加柠檬酸三钠的溶液中得到微米级的立方状碳酸钙晶体, 而添加柠檬酸三钠(质量分数30%~40%)后则得到具有不同表面粗糙度的孪生球状碳酸钙晶体. 同时, 用分形生长理论和成核限制聚集(NLA)模型对孪生球状碳酸钙粒子的形成机理进行了分析.     

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.     

聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳酸钙纳米复合材料的制备和表征

以聚乙二醇磷酸酯1000为表面处理剂, 采用碳化法合成了方解石型碳酸钙纳米粒子, 进一步制备了聚对苯二甲酸乙二醇酯/碳酸钙纳米复合材料. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射(XRD)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR), 场发射扫描电子显微镜(FESEM)和热重分析(TGA)对样品进行了分析. 结果表明, 聚乙二醇磷酸酯1000成功地修饰到碳酸钙的表面, 并得到平均直径为60 nm, 形貌为立方体的纳米碳酸钙晶体. 与碳酸钙(空白)样品相比, 表面处理碳酸钙的复合材料表现出更好的分散性和热稳定性. 采用Friedman方法计算了复合材料热分解的活化能. 聚对苯二甲酸乙二醇酯、 聚对苯二甲酸乙二醇酯/空白碳酸钙和聚对苯二甲酸乙二醇酯/表面处理碳酸钙的活化能分别为200.58, 214.86和219.50 kJ/mol, 进一步说明了表面处理碳酸钙更好地改善了聚对苯二甲酸乙二醇酯的热稳定性.     

焦磷酸钠对液相碳化法制备纳米碳酸钙形貌的影响

利用液相碳化法制备了不同形态的纳米碳酸钙颗粒，用TEM、XRD和IR等手段分析表征了纳米碳酸钙的形态和结构，研究了焦磷酸钠对液相碳化法制备纳米碳酸钙合成过程及颗粒形态结构的影响规律。结果表明反应温度是影响纳米碳酸钙形态的关键因素，温度升高时纳米碳酸钙由立方形转变为纺锤形。焦磷酸钠能够促进碳酸钙的晶体成核，抑制晶体生长，在碳化温度大30 ℃时生成链状和棒状的纳米碳酸钙。另外，还分析了链状和棒状纳米碳酸钙的形成机理。     

纳米/微米碳酸钙的结构表征和热分解行为

采用棕榈酸对纳米碳酸钙进行有机表面改性, 运用SEM﹑TEM、XRD、FTIR 及TG-DTG 对表面改性前后的纳米碳酸钙进行表征, 并与微米碳酸钙的微晶结构及热分解特性进行比较. FTIR 分析结果确证了棕榈酸与纳米碳酸钙表面是以化学键合和物理吸附方式相结合, 粒子表面存在羧基等有机官能团的红外吸收特征. 对比研究发现, 碳酸钙微晶纳米化后, 其红外V3特征吸收峰出现约35 cm-1 的蓝移现象, 并且明显窄化. 初步解释了纳米碳酸钙红外吸收峰蓝移的原因, 认为尺寸效应和晶体场效应是影响纳米碳酸钙红外光谱特征的主要因素. 微晶结构的变化使得纳米碳酸钙的热分解反应表现出反常特性, 热分解温度较微米碳酸钙下降了40.6 ℃.     

以L-组氨酸为模板仿生合成针状纳米碳酸钙

依据仿生合成原理, 以L-组氨酸为有机基质, 无水氯化钙和无水碳酸钠为原料, 通过简单的复分解反应制备出了平均直径约为80 nm, 长径比约为12∶1的针状纳米碳酸钙晶体. 利用高分辨扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱议(FTIR)对产物进行了表征, 结果表明, 在不添加有机基质的溶液中得到立方状微米级的碳酸钙晶体, 添加L-组氨酸后得到针状纳米级的碳酸钙晶体, 并对L-组氨酸在仿生合成针状纳米碳酸钙过程中的作用机理进行了初步探讨.     

马来酸酐(MAH)表面改性纳米碳酸钙粉体的制备及表面性能

通过在两相法制备纳米碳酸钙的过程中添加一定量的马来酸酐(MAH)的方法，在纳米碳酸钙的表面引入羧基、羟基、双键等活性基团对纳米碳酸钙进行表面改性，并通过调节马来酸酐的用量，有效地控制纳米碳酸钙的极性和表面能。接触角实验结果表明，当马来酸酐的加入量为2%时可以获得界面性能最理想的改性纳米碳酸钙。还在此基础上提出了马来酸酐(MAH)对纳米碳酸钙进行表面改性的过程机理，并以SEM，ATR-FTIR和TGA等手段对上述过程机理进行了验证。     

水相湿法改性纳米碳酸钙表面性质的研究

用特定的表面改性剂在水相中对纳米碳酸钙的悬浮液进行了湿法改性。红外光谱和热失重分析证明,改性剂与碳酸钙之间以化学键结合;沉降体积和接触角的测定结果说明改性粒子在液体石蜡中的润湿性和疏水性得到了提高;透射电子显微镜照片显示改性粒子在液体石蜡中有更好的分散性;体系粘度实验表明改性粒子与液体石蜡之间有较好的相容性。     

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.     

聚乙烯-碳酸钙复合材料的光氧化降解及沿深度的分布

研究了聚乙烯-碳酸钙复合材料薄膜和厚试样的自然光氧化降解.结果表明,碳酸钙含量对复合材料的氧化程度影响不大,但羟基指数随碳酸钙含量增大而增大.不同的表面处理对复合材料的氧化降解影响很大,用钛酸酯进行表面处理,可大大促进聚乙烯的氧化降解,其它的偶联剂则没有明显的影响.用显微红外研究厚试样中氧化程度随深度的变化,发现从表面到中心,不同体系的羰基指数表现出不同程度的衰减,断面呈不同的老化形貌.含钛酸酯的体系,羰基指数沿深度方向明显下降,曲线的转折点与断面上的裂纹深度相对应.填充碳酸钙以及碳酸钙的表面处理会明显降低聚乙烯的结晶度.结合氧化程度分布、裂纹以及结晶度对复合材料的光氧化机理进行了讨论.     

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。     

链状纳米碳酸钙的原位制备及其性能表征

采用间歇式鼓泡碳化法,以油酸为添加剂,通过对实验条件的控制,原位制备了由小立方体晶粒连接而成的链状纳米碳酸钙,粒子的长径比约为6∶1,分散性良好、白度高、吸油值低,并对其碳化反应机理进行了初步探讨。同时,通过电子透射电镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱、白度和吸油值等测试手段对产物的结构和性能进行了表征。     

Control of calcium carbonate polymorphism and morphology through biomimetic mineralization by means of nanotechnology

In vitro biomimetic mineralization by means of nanotechnology allows the formation of calcium carbonate polymorphs at low temperatures (<25 degrees C) under a CO(2) atmosphere of 500-1500 ppm. A two-dimensional zinc-ion ordered array (zinc array), which acts as an active-site mimic of carbonic anhydrase, has been prepared by immersing the self-organized monolayer of 3-(2-imidazolin-1-y)propyltriethosilane on mica (ImSi substrate) into aqueous zinc solution. The zinc array mounted on the ImSi substrate catalyzed the conversion from CO(2) to HCO(3) (-), and accelerated the formation of calcium carbonate. In situ X-ray diffraction data of the formed calcium carbonate on the poly(L-aspartate)-coated chitin substrate (pAsp substrate), with calcium ion-recognition sites, demonstrated that the interaction between the zinc array and pAsp substrates formed both vaterite and calcite at low temperature (15 degrees C) and mainly vaterite at 25 degrees C; this interaction also controlled the morphology of calcium carbonate formed on pAsp substrate.     

纳米碳酸钙的表面改性研究

纳米产品(材料)是当今世界高科技产品之一.纳米碳酸钙作为粉体产品中的一种,以高纯、超细、改性和功能性为标志,广泛应用于橡胶、塑料、造纸、油墨、涂料、医药、化妆品等各行各业[1-2].主要用作填充材料,因粒度超细、分散性好,可以增加填充量,降低制品成本,改善制品性能,提高制品档次,拓宽制品使用范围.近年来,随着CaCO3的超细化、结构复杂化及表面改性技术的发展,极大地提高了它的应用价值.对不同形态的超细CaCO3制备技术的研究,已成为许多先进国家竞相开发的热点[3-5].     

燃烧-色谱法测定催化剂上碳含量标准物质的确定

利用燃烧-色谱法测定催化剂上碳含量采用外标法定量时,需要确定一种标准物作为定量的基础.在自主开发的燃烧-色谱高温定碳仪上,详细研究了草酸、碳酸钙和碱式碳酸镁3种物质的分解温度,根据3种物质的定碳常数测定了同一催化剂上的碳含量,并与化学法的测定结果进行了比较.结果表明,碳酸钙是测定催化剂上碳含量最合适的标准物质.     

Preparation of pure monodisperse calcium carbonate particles

The non-template synthesis of monodisperse spherical particles of calcium carbonate is reported. Particles of a 3.5–4.5 μm size were produced by precipitation of calcium carbonate from alcohol solution at subzero temperatures.     

Facile Preparation of Polystyrene Grafted Calcium Carbonate Nanoparticles Via Surface-Initiated Atom Transfer Radical Polymerization

Polystyrene grafted calcium carbonate nanoparticles (PS-CaCO₃) were successfully prepared by the surface-initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP) of styrene from the chloroactic acid modified calcium carbonate nanoparticles (CA-CaCO₃), with Cu(I)Br/1,10-phenanthroline as catalytic system in toluene. The percentage of grafting (PG%) was found to be 230% after a polymerizing time of 24 hours with the conversion of monomer (C%) of 25%, calculated from the TGA results. The PS-CaCO₃ nanoparticles had been characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), Thermogravimetric analysis (TGA), and transmission electron microscope (TEM).     

铁饼状碳酸钙的制备及性能研究

本文以氯化钙和氨水的混合溶液为水相,聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)为表面活性剂,正辛醇为助表面活性剂,环己烷为油相配制了反相微乳液。并通过向其中通入CO 2气体制备微/纳米碳酸钙,得到了铁饼状的微米碳酸钙。采用扫描电子显微镜(SEM),X射线粉末衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征了微米碳酸钙的形貌和晶型结构。初步探讨了铁饼状微米碳酸钙的形成机理。     

Hyperbranched Aliphatic Polyester Grafted Calcium Carbonate Nanoparticles with a Real One‐Pot Method

The hyperbranched aliphatic polyester grafted calcium carbonate nanoparticles (HAPE‐CaCO₃), was successfully prepared by the real one‐pot method. The AB₂ monomer, 2,2‐bis(hydroxymethyl)propionic acid (bis‐MPA), was used as both the surface modifying agent and the monomer of the hyperbranched aliphatic polyester. It introduced the organic active group (hydroxyl group) onto the surfaces of the calcium carbonate nanoparticles (nano‐CaCO₃) and its polycondensation took place subsequently, with the catalysis of p‐toluenesulfonic acid (p‐TSA). The HAPE‐CaCO₃ had been characterized by elemental analysis (EA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Thermogravimetric analysis (TGA), and transmission electron microscope (TEM).     

接枝改性碳酸钙及其在聚合物中的应用研究

介绍了近年来碳酸钙表面接枝改性的研究进展,讨论了自由基接枝聚合、辐照接枝聚合和力化学表面接枝聚合及偶联剂预处理与辐照并用接枝聚合改性方法。其中重点讨论了最新研究的偶联剂预处理与辐照并用接枝改性纳米碳酸钙的方法。用此方法制备的聚合物/纳米碳酸钙纳米复合材料在其他力学性能基本不变的情况下,大幅度提高了其缺口冲击强度和断裂伸长率。指出了碳酸钙表面接枝改性应向着提高接枝单体量和采用弹性体单体方面发展。