[发明专利]一种纳米氧化钙及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料学技术领域。尤其涉及一种纳米氧化钙及其制备方法。

背景技术

广义地说，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处在纳米尺度范围（0.1nm~100nm）或由他们作为基本单元构成的材料。纳米材料具有的特性包括：

（1）表面与界面效应，这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化；（2）小尺寸效应，当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁和热力学等性能呈现出“新奇”的现象；（3）量子尺寸效应，当粒子的尺寸达到纳米量级时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。例如，有种金属纳米粒子吸收光线能力非常强，在1.1365千克水里只要放入千分之一这种粒子，水就会变得完全不透明；（4）宏观量子隧道效应，微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。借助于纳米材料的各种特殊性质，科技工作者们在各个研究领域都取得了突破性的进展，同时也促进了纳米材料应用的越来越广泛化，如在催化、生物医学、精细化工、国防科技、海水净化、航空航天、环境能源和微电子学多个领域有着广泛的应用。 

纳米氧化钙虽可广泛的应用于上述领域，但制备工艺比较复杂。如有人在制备CaO基CO₂反应吸附剂时，以纳米CaCO₃、铝溶胶、镍盐（六水合硝酸镍）为原料，制备了复合催化剂Cata，复合催化剂是以Al₂O₃为载体，对纳米CaCO₃的分散起到了很好的作用，并且纳米CaCO₃表面被Al₂O₃包覆后，其表观活化能降低，使CaCO₃更容易分解，其分解最低温度为550℃。有报道将纳米CaCO₃加入NaSiO₃溶液中配成悬浮液，然后通入CO₂，最后得到纳米SiO₂/CaCO₃颗粒（相当于在CaCO₃颗粒表面包覆一层SiO₂）。通过实验对比，得到复合颗粒的分解温度比未包覆SiO₂的纳米CaCO₃的分解温度低9~42℃，但温度也在600℃以上。类似的方法还有添加Al₂O₃、MgO、ZrO₂、B₂O₃等。 

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种工艺简单、成本低和生产效率高的纳米氧化钙的制备方法；用该方法制备的纳米氧化钙显微结构均匀、粒度小和使用范围广。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述制备方法的具体步骤是：

步骤一、将纳米碳酸钙装入钢制容器，再将所述钢制容器放入真空加热炉内；

步骤二、将所述真空加热炉抽真空至10pa或10Pa以下；

步骤三、将所述抽真空后的真空加热炉加热至300℃~500℃，保温1~1800秒；

步骤四、采用淬冷方法或急冷方法对所述钢制容器进行冷却，将纳米氧化钙取出即得。

所述纳米碳酸钙中CaCO₃含量≥97wt%；纳米碳酸钙的粒径为0.1~100nm。

所述淬冷方法是指采用液氮淬冷或水中淬冷的方法。

所述所述急冷方法是指采用高压风冷的方法。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下积极效果：

本发明制备过程温度低，在300~500℃均可；保温时间在30分钟以内，制备时间短，故能提高生产效率并降低制备成本。

本发明首先是降低了碳酸钙的分解温度，其次是避免了纳米碳酸钙分解后得到的纳米氧化钙在高温下晶粒长大的问题。真空条件下，纳米碳酸钙的分解温度大大降低，在低温分解后得到的纳米氧化钙通过快速冷却的方法就可以避免其晶粒的异常长大，从而保持纳米显微结构均匀。所制得的纳米氧化钙的平均晶粒尺寸为34nm（其中，所使用的纳米碳酸钙原料的晶粒尺寸为57nm）。

本发明制备的纳米氧化钙可作为二氧化碳吸附剂、金属熔炼用氧化钙质原料以及烧结剂等使用，使用范围广。